Il sangue e l'emopoiesi, istologia

Istologia: il sangue e l'emopoiesi

Il sangue appartiene ai tessuti connettivi di origine mesenchimale, presenta le proprietà di un fluido; ciò gli permette di circolare all'interno di un sistema di vasi chiuso (apparato circolatorio), sospinto dall'energia cinetica fornita dalla contrazione di un organo muscolare cavo, il cuore. Circolando ininterrottamente, il sangue mantiene l'omeostasi generale dell'organismo e, in primo luogo, viene considerato un sistema di trasporto.

Funzioni principali del sangue

• Trasporto dei gas respiratori dai polmoni ai tessuti (O₂) e in senso inverso (CO₂).
• Assunzione delle sostanze nutritive assorbite a livello dell'intestino.
• Trasporto verso i reni dei cataboliti prodotti a livello delle cellule per la loro eliminazione.
• Trasporto degli ormoni e di altre molecole regolatrici, quali i fattori di crescita, dalle sedi di produzione agli organi bersaglio.
• Trasporto delle sostanze e delle cellule implicate nei processi di difesa dell'organismo.
• Termoregolazione.
• Mantenimento dell'equilibrio acido-base.
• Mantenimento della pressione osmotica e oncotica.
• Trasporto di molecole e fattori che intervengono direttamente o indirettamente nei processi di coagulazione e riparazione tissutale.

Composizione del sangue

Il sangue è costituito da una componente liquida per il 55% (plasma), 1% da Buffy coat (leucociti, piastrine) e per la restante parte da elementi figurati/globuli rossi.

I metodi più usati per osservare i componenti del sangue al microscopio ottico sono la colorazione di Romanowski, la miscela di May-Grunwald e quella di Wright. I costituenti del sangue hanno una vita limitata e quindi devono essere continuamente rinnovati; la produzione dei vari costituenti avviene in molteplici sedi, sin dalla prima settimana di sviluppo (sacco vitellino, fegato, milza, midollo osseo in sequenza temporale).

La produzione degli elementi figurativi (intesi come eritrociti, leucociti e piastrine), definita emopoiesi, avviene nei cosiddetti organi emopoietici; i vari costituenti vengono poi riversati nel torrente circolatorio.

La componente liquida del sangue: il plasma

Esso è costituito per il 90% di acqua in cui sono disciolte diverse componenti molecolari (macro/micro). Contiene numerose proteine che vengono sintetizzate principalmente nel fegato; la loro presenza e concentrazione sono responsabili della pressione osmotica colloidale, o pressione oncotica, e della viscosità del sangue. Queste proteine plasmatiche possono essere suddivise in tre classi principali:

• Albumina: è la più abbondante (60%) ed è la principale responsabile del mantenimento della pressione oncotica. Favorisce il trasporto di sostanze come l'ormone tiroideo e alcuni farmaci.
• Le globuline (35%): α₁, α₂, β e γ (formata dagli anticorpi secreti dai linfociti e dalle plasmacellule); le altre globuline sono prodotte nel fegato e partecipano al trasporto di ormoni, ioni metallici e lipidi (nel plasma i lipidi non si trovano allo stato libero, ma sono legati alle proteine).
• Fibrinogeno, proteine del complemento, fibronectina (5%): quest'ultima è presente, nella sua forma insolubile, anche nelle membrane basali e nella matrice extracellulare dei tessuti connettivi.

Il plasma contiene anche una rilevante quantità di glucosio, la cui concentrazione nel sangue, nota come glicemia, è pari a 80-120 mg/100 ml.

Gli elementi del sangue

Globuli rossi o eritrociti

Circa 1000 per ogni globulo bianco, 5.4 milioni/ml nell'uomo, 4.5 milioni/ml nella donna; 3×10¹⁰ immessi nel circolo al secondo. Essi sono costituiti da un involucro che è in grado di conferire loro la forma caratteristica a lente biconcava e di adattarla alle situazioni del microcircolo periferico. È costituito per il 66% da acqua e per il restante 33% da proteine, di cui la più presente è l'emoglobina (Hb), che è responsabile del colore del sangue, nonché di legare reversibilmente l'ossigeno.

Al microscopio ottico l'eritrocito presenta forma rotondeggiante con la sua parte interna più chiara circondata, alla periferia, da una zona più colorata. Ciò dipende dal fatto che il globulo rosso ha la forma di disco biconcavo, con la regione centrale più sottile. Un'altra caratteristica morfologica del globulo rosso dei Mammiferi è quella di essere privo di nucleo: questo comporta l'incapacità di duplicarsi; il loro continuo rinnovamento viene garantito dal processo di eritropoiesi che, nella vita adulta, si verifica a livello del midollo osseo. L'eritrocito ha una vita media di 120 giorni; esaurito il loro ciclo vitale, gli eritrociti vengono distrutti dai macrofagi nel midollo osseo e nella milza, in un processo definito emocateresi.

La membrana eritrocitaria separa l'interno del globulo rosso, che contiene una soluzione concentrata di emoglobina, dal plasma. Regola la concentrazione di ioni e di metaboliti cellulari, interviene nel mantenere la forma biconcava e l'integrità strutturale. Nel doppio strato lipidico sono presenti numerose proteine, di cui le più importanti sono le glicoforine (A, B, C) e la proteina della banda 3:

• La glicoforina C è una sialoproteina che agisce come recettore per il plasmodio della malaria.
• La proteina della banda 3 (che deve il suo nome alla posizione della sua banda in elettroforesi rispetto alle altre proteine della membrana eritrocitaria) è molto rappresentata sulla superficie cellulare e svolge il ruolo di trasportatore di anioni. Va qui ricordato che il CO₂ è trasportato nel sangue come HCO₃^-. Il compito della proteina della banda 3 è quello di favorirne l'ingresso nell'eritrocito, aumentando così la quantità di CO₂ che viene trasportata ai polmoni.

Lo scheletro di membrana dell'eritrocito fornisce un'impalcatura allo strato lipidico e interviene nel modulare la forma e la deformabilità degli eritrociti. Lo scheletro è organizzato sotto forma di una rete bidimensionale collocata subito al di sotto dello strato lipidico; tale rete è costituita da due proteine filamentose, la spettrina e l'actina. Queste due proteine sono connesse a quelle dello strato lipidico descritte in precedenza da altre proteine, le quali assumono un ruolo preminente: l'anchirina e la proteina 4.1 (contribuiscono anche la tropomiosina e la proteina 4.9). Difetti nella sintesi di alcune proteine sopra elencate risultano in patologie dei globuli rossi caratterizzate dall'incapacità di mantenere la forma tipica.

I gruppi sanguigni

Sulla membrana dei globuli rosso sono presenti gli antigeni dei gruppi sanguigni, che sono determinati su base genetica; questi antigeni sono degli oligosaccaridi presenti su glicoproteine e glicolipidi di membrana. L'importanza medica degli antigeni dei gruppi sanguigni è principalmente legata alle reazioni trasfusionali, al rigetto del midollo osseo e di altri tessuti trapiantati e alla malattia emolitica del neonato. I sistemi di antigeni più studiati sono quello AB0 e il sistema Rh, mentre sistemi come MN e altri assumono valenza soprattutto in campo medico legale.

L'emoglobina (Hb)

È una cromoproteina formata da una componente proteica (globina) e da un gruppo prostetico (eme). La globina è costituita da due coppie di catene polipeptidiche: due catene α e due β-simili (comprendono le β, γ e le δ). Questa cromoproteina è responsabile della maggior parte del trasporto di ossigeno e anidride carbonica; anche se le emoglobine fetali hanno una maggiore affinità per l'ossigeno. A ciascuna subunità è legato un gruppo Eme, ciascuno dotato di un atomo di ferro. I globuli rossi normali contengono circa 280 milioni di molecole di emoglobina. Queste servono per assicurare il legame, il trasporto e la liberazione dell'ossigeno molecolare necessario al metabolismo energetico delle cellule (controllano anche il trasporto delle molecole di anidride carbonica, verso i polmoni). Una mutazione puntiforme del gene della catena β dell'emoglobina (il Glutammato diventa una Valina) causa la Drepanocitosi, meglio conosciuta come anemia falciforme: nella quale gli eritrociti assumono una forma di falce.

Globuli bianchi o leucociti

I leucociti si presentano incolori e traslucidi "a fresco" in quanto sono sprovvisti di emoglobina; sono facilmente riconoscibili per la presenza del nucleo (assente nei globuli rossi). Sono suddivisi in due categorie: granulociti (neutrofili, eosofili, basofili) e agranulociti (monociti e linfociti).

Formula leucocitaria

• Granulociti neutrofili 50-70%: in condizioni normali ne troviamo 5000-9000/mm³; variazioni entro un certo limite sono condizioni fisiologiche, come nel bambino 12000-13000/mm³; ma quantità di leucociti che variano da 20000 a 40000/mm³ indicano la presenza di un'infezione.
• Granulociti eosinofili 2-3%
• Granulociti basofili 0.1-1%
• Linfociti 20-30%
• Monociti 3-8%

L'attività dei globuli bianchi rientra quindi nelle funzioni del sistema immunitario. Si può affermare che i granulociti e i monociti siano in special modo impegnati nei meccanismi dell'immunità innata, ma che contribuiscano anche a quelli dell'immunità acquisita, mentre i linfociti sono gli attori principali dell'immunità acquisita. A differenza dei globuli rossi, che adempiono alle loro funzioni nel sangue circolante, i globuli bianchi svolgono le loro attività a livello dei tessuti, nei processi della difesa immunitaria. I leucociti sono difatti elementi mobili, dotati di movimenti ameboidi e hanno la capacità di attraversare la parete vasale (diapèdesi). Il passaggio dal sangue ai tessuti avviene di norma a livello delle venule postcapillari. Il processo di migrazione si realizza attraverso una successione di fasi che richiedono l'intervento di molecole di adesione. Nella sede dell'infiammazione vengono prodotte sostanze definite chemio attraenti (vedi chemiotassi); queste sostanze possono appartenere agli agenti che hanno causato l'infiammazione, oppure possono essere sostanze prodotte e rilasciate dalle cellule accorse per prime nella sede di aggressione come i granulociti neutrofili, i granulociti basofili, i mastociti del connettivo e i macrofagi.

I composti chemioattraenti stimolano le cellule endoteliali della parete vasale ad esporre sulla loro superficie luminale molecole di adesione come le E-selectine; queste si legano ai radicali glicanici dei glicolipidi e delle glicoproteine presenti sulla membrana dei leucociti (CD162). In un primo momento si verifica una adesione debole che induce un rallentamento del flusso dei leucociti e il loro rotolamento; successivamente si realizza una adesione più forte per mezzo delle integrine. La migrazione transendoteliale è favorita anche da altre condizioni: le sostanze liberate nelle fasi iniziali del processo infiammatorio (istamina, eparina, ecc.) determinano un allentamento delle giunzioni esistenti tra le cellule endoteliali e, inoltre, i leucociti che si trovano in procinto di migrare hanno la capacità di degradare la membrana basale delle cellule endoteliali grazie alla liberazione di proteasi.

Granulociti neutrofili sono cellule ad attività fagocitaria la cui funzione primaria consiste nell'ingestione e distruzione dei microrganismi; costituiscono la componente cellulare quantitativamente più rilevante dei globuli bianchi (50-70%) e sono elementi mobili. Una volta esercitata la loro azione fagocitaria, vanno generalmente incontro a disfacimento, generando la formazione del pus. Hanno vita breve (12-14 ore) e vengono continuamente rimpiazzati. Il loro nucleo è polisegmentato con un numero di lobature compreso fra 2 e 5. Il numero di lobature cresce progressivamente con l'invecchiamento della cellula. Nelle femmine dei Mammiferi, una piccola percentuale dei granulociti neutrofili possiede un'appendice di cromatina collegata da un sottile filamento a uno dei lobi, denominata drumstick (bacchetta di tamburo). Questa caratteristica morfologica è da considerare come l'equivalente della cromatina sessuale.