Patologia cellulare - professor Romano

Esame preappello: sangue e le sue funzioni

Fluido caratterizzato da varie funzioni

Il sangue è un fluido caratterizzato da varie funzioni:

• Trasporta gas disciolti
• Distribuisce sostanze nutritive
• Trasporta i prodotti del catabolismo
• Consegna enzimi e ormoni a specifici tessuti-bersaglio
• Regola pH e composizione elettrolitica dei liquidi interstiziali
• Riduce la perdita di liquidi attraverso lesioni di vasi e di altri tessuti
• Difende il corpo dalle tossine e dai patogeni
• Contribuisce a regolare la temperatura corporea

Ha una temperatura attorno ai 37°, pH intorno a 7. È più abbondante negli uomini che nelle donne, ha una viscosità 5 volte superiore rispetto a quella dell’acqua. È costituito da tre fasi; una volta che viene prelevato è reso non coagulabile, viene fatto depositare e si ottengono tre diversi strati (fasi): 45% di eritrociti, che determinano l’ematocrito, 1% di globuli bianchi e 55% di plasma.

Elementi figurati del sangue

È caratterizzato da tre elementi figurati che sono: eritrociti, globuli bianchi e piastrine. Dallo studio di queste cellule sono state scoperte le cellule staminali, che vengono tutt’oggi utilizzate. Queste tipologie di cellule si originano nel midollo osseo (che si trova nelle ossa lunghe), e all’interno di questo ci sono cellule staminali pluripotenti da cui si originano queste cellule, da diversi intermedi. Possono esserci anche cellule staminali totipotenti, cioè che sono in grado di originare tutte le cellule del nostro corpo. Il fatto che la maggior parte sia pluripotenti significa che sono già state parzialmente indirizzate a una via eritro leucemica, o mieloide.

Definisco con il termine emopoiesi il processo di formazione degli elementi figurati del sangue, che si verifica nel midollo osseo. Questa può essere diversa a seconda che si considerino diverse cellule: di queste alcune saranno indirizzate ai tessuti mentre altre termineranno il ciclo di replicazione del sangue stesso. Quindi, cellule che vengono fatte nel midollo osseo non è detto che poi vadano a costituire il sangue vero e proprio, in quanto potrebbero essere inviate ad altri tessuti.

Globuli rossi (eritrociti)

Sono anche chiamati emazie, sono cellule con un’emivita di circa 4 mesi e che poi vengono degradate dalla milza che elimina i vecchi eritrociti. Sono cellule che perdono il nucleo durante la maturazione, contengono:

• 66% acqua
• 33% di proteine, di cui il 95% è l’emoglobina che è la responsabile della maggior parte del trasporto di ossigeno e anidride carbonica

La loro produzione è controllata da un ormone renale, la eritroproietina la cui sintesi viene stimolata in assenza di ossigeno, ci sarà quindi un aumento della produzione di eritrociti che vengono poi immessi nel sangue e questo servirà a ripristinare i normali livelli di ossigeno nel sangue. Questo meccanismo è ancora usato dagli sportivi come doping naturale.

Piastrine

Particelle più piccole rispetto ai precedenti, derivano dalla frammentazione dei megacariociti (originati nel midollo osseo), sono cellule prive di nucleo e con una emivita di 10-12 giorni. Sono molto importanti nella coagulazione del sangue, in quanto in caso di ferita tendono ad aderire una con l’altra al fine di otturare completamente il vaso.

Globuli bianchi (leucociti)

Sono presenti in numero molto piccolo, sono cellule dotate di nucleo che si distinguono in:

• Granulociti, che contengono diversi granuli (vescicole) contenenti proteine e quindi vengono distinti in neutrofili, basofili e eosinofili
• Monociti, cellule grandi contenenti un nucleo lobato
• Linfociti, cellule con nucleo tondeggiante che occupa quasi per intero la cellula. In base alle loro funzioni possono essere B, T o NK

Emocromo: valuta la presenza e la tipologia dei vari leucociti, in condizioni fisiologiche presenta:

• 20-35% di linfociti
• 50-70% di neutrofili
• 2-8% di monociti
• 1-4% di eosinofili
• 0-1% di basofili

Sono elementi che posso distinguere con una diversa colorazione in quanto hanno una diversa affinità verso i coloranti neutri, acidi o basici e fanno assumere al citoplasma una colorazione differente.

Tipi di globuli bianchi

Neutrofili: componenti più abbondanti, hanno il compito di uccidere i batteri e i virus. Secernano H₂O₂ e altri mediatori infiammatori che danneggiano i batteri, fagocitano (inglobano) il battere e lo ammazzano; se però questo non è sufficiente allora riversano il loro contenuto dei propri granuli. Vivono soprattutto nel sangue periferico.

Eosinofili: intervengono più che altro in reazioni allergiche mediate dalle Ig (immunoglobuline) e in reazione antiparassitarie, ovvero in seguito a invasioni da parte di parassiti invasivi. Sono dotati di granuli che contengono delle sostanze tossiche sia per il battere/virus che per il nostro organismo, e possono dare reazioni autoimmuni.

Basofili: dotati di granuli con proteine come istamina e collaborano con eosinofili e mastociti.

Monociti e macrofagi: cellule del sangue che appartengono alla classe dei fagociti (come monociti e neutrofili), che si producono nel midollo osseo e una volta pronti non permangono nel sangue ma vanno ai tessuti connettivi; risiedono soprattutto nelle mucose, nei vasi sanguigni e contengono anch’essi istamina, sostanza rilasciata nell’infiammazione acuta. Di conseguenza, i monociti sono i precursori dei macrofagi. Hanno diversi ruoli, come:

• Ricambio delle cellule morte
• Uccisione degli spermatozoi
• Emocateresi cioè la pulizia del sangue, che rimuove i vecchi eritrociti
• Pulizia degli alveoli polmonari

Sono tipici nell’infezione cronica, hanno azione fagocitaria e si interfacciano con i linfociti attraverso il processo di presentazione degli antigeni. Fanno parte della immunità aspecifica.

Linfociti: cellule tipiche dell’immunità specifica, possono essere di tipo T, B o NK ma sono comunque fatti nel midollo osseo. La loro ortogenesi spiega dove si formano: una volta che sono sintetizzati nel midollo osseo (bone marrow) possono completare qui la loro maturazione se sono B o sono fatti maturare nel timo se sono T. Entrambi hanno comunque un’evoluzione che si verifica fino alla fine della vita fetale: all’inizio vengono creati molti linfociti in modo da poter riconoscere molti diversi antigeni (anche quelli self) ma con la nascita, al fine di evitare reazioni autoimmuni, molti di questi linfociti vengono rimossi e si mantengono in vita solamente i linfociti che sono in grado di riconoscere molecole non self.

Diversi tipi di linfociti

Linfociti T: morfologicamente non distinguibili da quelli B, caratterizzati da particolari proteine in superficie come CD4 o CD8, cioè molecole dell’espressione funzionale dei linfociti che identificano due sottopopolazioni. CD4 è tipico dei T helper, i quali possono essere di diverso tipo cioè uno o due. Quelli di tipo uno sono importanti nella risposta immunitaria specifica contro batteri e virus; quelli di tipo due sono importanti nelle risposte allergiche mediate da IgE. Ci sono anche i T helper 17 che hanno altre attività. I T helper coordinano la risposta immunitaria, sono loro che interagiscono con i macrofagi (spazzini) nella presentazione dell’antigene, cioè elaborano e modificano gli agenti patogeni e li espongono nella superficie con proteine che sono riconosciute dal CD4 dei T helper. Senza T helper non posso avere una risposta immunitaria specifica, come nel caso dell'HIV dove i T helper espongono il virus ai macrofagi. Ci sono poi i linfociti CD8 citotossici, che riconoscono cellule provenienti da virus e le uccidono. Inoltre, ci sono T helper regolatori che sono in grado di sopprimere le risposte degli altri linfociti, bloccano le risposte autoimmuni, vanno quindi a bloccare la risposta immunitaria quando non ha più ragione di esserci.

Linfociti B: mediano una risposta immunitaria specifica, rimangono nel midollo e non vengono inviati al timo quindi completano la maturazione e diventano plasmacellule, cioè catene di montaggio di anticorpi, che producono e liberano circa 2000 anticorpi al secondo. Gli anticorpi sono di vario tipo e svolgono diverse funzioni, sono immunoglobuline cioè strutture che riconoscono specifici frammenti di proteine cioè un antigene. Ogni anticorpo riconosce uno specifico antigene e questi possono essere legati alla membrana o essere liberi e solubili, hanno una forma caratteristica a Y: l’asse verticale è il gambo e viene chiamato FC, interagisce con la plasmacellula; la testa che corrisponde ai due frammenti AB (variabili) è responsabile del legame con l’antigene che sarà identico per le due teste di uno stesso anticorpo. Sono strutture tenute insieme da legami di solfuro e possono essere di vario tipo:

• IgD
• IgM
• IgE
• IgA
• IgG

IgD sono monomeri localizzati nella membrana dei linfociti B, hanno emivita di 3 giorni e funzione prevalentemente recettoriale. IgM sono le prime a comparire in un’infezione, si trovano in sangue, linfa ecc. e possono associarsi tra loro per formare pentameri. Fissano il complemento e sono molto efficienti contro i batteri. IgG sono molto abbondanti nel siero, si trovano in sangue, linfa ecc., fissano il complemento e possono essere trasmesse dalla mamma al figlio nella gravidanza (quindi hanno un trasferimento placentale). IgA sono poche, si trovano nel siero e nelle secrezioni. Non fissano il complemento, non passano per la placenta e proteggono le mucose. IgE sono monomeri, non si trovano nel siero ma legano la superficie di macrofagi e mastociti.

Riconoscono specifici antigeni, nel corso della loro vita non cambia la specificità ma la classe anticorpale grazie alla commutazione di classe, che permette di andare da IgM a altre Ig più adatte. I meccanismi con cui gli anticorpi possono agire sono:

• Neutralizzazione del virus/battere e impediscono che questi vadano in contatto con altre strutture
• Agglutinare il battere cioè gli anticorpi gli impediscono di prendere contatto stretto con il tessuto colonizzato
• Bloccare tossine
• Attivare il processo della fissazione del complemento che serve a lisare e uccidere i batteri (solo IgM e IgE)
• Avvio della fagocitosi

Natural killer NK: sono circa il 15% dei linfociti, fanno parte dell’immunità innata e non hanno i recettori per gli antigeni ma vanno a riconoscere le cellule estranee (tumorali) grazie all’espressione di queste di MHC-I, inducendone la lisi. Sono in grado di eliminare cellule tumorali, batteri e virus.

Le autostrade del sistema immune

Nel momento in cui entra il patogeno le vie di ingresso sono infinite (pelle, mucose, apparati) e qualsiasi sia il punto di ingresso questo entra nella circolazione sanguigna e nel momento in cui c’è il passaggio dal sistema circolatorio agli spazi extravascolari i fluidi dei patogeni e gli antigeni derivati vengono recuperati dai vasi linfatici che confluiscono poi nel dotto toracico che versa il contenuto della linfa nella vena cava e quindi ritorna nel sangue: attraverso questa circolazione aumenta la possibilità di incontrare l’agente patogeno da parte del sistema immunitario.

Devo quindi monitorare l’emocromo = misurazione del colore del sangue e del numero delle sue cellule, quelli visti ieri, e la loro percentuale: ottengo quindi informazioni su:

• Formula leucocitaria
• Concentrazione di emoglobina per valutare l’anemia
• L’ematocrito, analisi delle caratteristiche fisiche

È l’esame del sangue più fatto, serve a vedere lo stato di salute e serve a capire se sono presenti alcune malattie o infezioni. Può essere prescritto a individui sani o a chi ha infezioni ricorrenti al fine di capirne le cause. Lo posso fare su un campione di sangue prelevato da un braccio, sono necessarie ben poche gocce di campione.

Alterazioni delle piastrine e dei leucociti

Per le piastrine posso avere:

• Trombocitopenia = riduzione numero di piastrine circolanti rispetto al valore normale
• Trombocitosi = aumento del numero di piastrine circolanti

Queste due condizioni rendono il paziente suscettibile a patologie: con -penia il paziente avrà emorragia, con -citosi avrà coaguli, trombi. Grazie all’analisi del sangue posso avere un’idea di che cosa abbia il paziente, risalendo anche alle cause originarie (posso anche avere piastrinopenia da farmaci). Ho poi delle conseguenze cliniche, nella -tenia ho micro emorragie tipo a livello dell’occhio, sulle gambe o sulle braccia.

Per i leucociti posso avere:

• Leucocitosi, se questi aumentano: da qui ho diverse situazioni che riguardano i diversi componenti (neutrofili, eosinofili, basofili)
• Leucopenie, se i vari componenti diminuiscono

In dipendenza del componente che è fuori controllo posso avere indicazioni su quello che ha il paziente, permettendo di fare una diagnosi. All’aumento di determinati fattori posso andare a diagnosticare un tumore. Se ho alti eosinofili posso pensare di avere allergia, piuttosto che una infestazione di altri parassiti, dipende dal risultato che poi ottengo dalle analisi. Una volta che osservo una variazione devo poi accertarmi della causa che lo ha provocato.

Immunità

La risposta immunitaria è divisa in innata e acquisita che ci garantiscono la protezione da infezioni. La innata è anche chiamata naturale o aspecifica, è presente sempre. L’altra è specifica, distingue antigeni self da quelli estranei, non self e prevede una educazione del sistema immunitario. Ho due lati: uno garantisce la protezione ma posso avere reazioni esagerate contro molecole del nostro organismo, causando ipersensibilità.

Innata: è sempre presente, i tempi di attuazione sono molto rapidi (minuti, ore) e questo è il suo principale pregio; è costante qualunque sia l’agente patogeno che incontra anche se lo rincontriamo la risposta è sempre uguale, non migliora nel corso del tempo. Si basa su barriere meccaniche, chimiche con delle linee difensive progressive.

Acquisita: si basa sulla specificità verso alcuni antigeni, si basa sulla presenza di recettori degli antigeni che derivano dai patogeni e le cellule coinvolte saranno ciascuna specifica per il suo antigene. È però molto lenta (giorni, settimane, mesi) ma ha dei pregi perché è variabile, può migliorare nel corso del tempo.

Lo scopo di entrambe è quello di isolare l’agente patogeno di eliminarlo.

Immunità aspecifica

La prima linea di difesa è l'aspecifica basata su barriere anatomiche, meccaniche, biochimiche (pelle, mucose, pH della pelle), la seconda linea di difesa sono proteine e alcune cellule del sistema immunitario come neutrofili e macrofagi oltre che i NK.

Immunità specifica

Se la difesa aspecifica non basta, allora entra in gioco la specifica che si basa su linfociti T e B e anticorpi, i quali hanno diversa specificità. Ciascuna risposta qui sarà diretta verso un particolare agente patogeno. Tutto gira attorno al concetto di antigene: noi siamo di solito esposti a tanti agenti patogeni, tutti i giorni il sistema immunitario è stimolato (ferite, aria, ecc.).

Barriere che i patogeni devono superare

• Via cutanea: La pelle offre una resistenza meccanica ma non solo: produce sebo che contiene sostanze antibatteriche e il pH è acido (5.5) e qui vi risiedono tanti commensali che collaborano a questo sistema di difesa. È una barriera meccanica ma anche chimica grazie al pH acido. La pelle può però essere superata da una ferita.
• Via respiratoria: Via di ingresso di batteri e virus responsabili di malattie del tratto respiratorio e più generali (morbillo e rosolia). Questa è una barriera fatta da peli nasali che sono una barriera meccanica, il muco fa da barriera che intrappola le particelle del virus che poi vengono eliminati. Ho sostanze antimicrobiche e anche qui ci sono batteri commensali che collaborano alla difesa. C’è muco, epitelio ciliato che indirizza il muco alla laringe, di cui il 90% delle particelle contenute sono eliminate e non sono mandate agli alveoli, dove ci sono i macrofagi alveolari che fagocitano rapidamente tutte le particelle che hanno raggiunto gli alveoli.
• Via digerente: Attraverso il cibo nella cavità orale possono penetrare tanti microrganismi. Le barriere che qui incontra sono la saliva, che contiene sostanze battericide (derivanti dai neutrofili) e anticorpi; stomaco dove il pH acido ammazza il battere visto che questo viene ucciso (solo helicobacter pilori vive). Nel colon ci sono molti batteri che offrono una resistenza alle infezioni perché competono con i patogeni che arrivano. Ci sono malattie intestinali o sistemiche (epatite A, B o polimerie da virus con trasmissione oro-fecale). Ci sono tanti fattori che influenzano le infezioni: quando mangiamo il cibo tampona il pH acido e questo potrebbe avvantaggiare il patogeno.
• Via genito-urinaria: Punto di ingresso di malattie sessuali (sifilide). Le barriere di questa via sono nell’uomo l’uretra tiene conto della pressione dell’urina in uscita, agisce meccanicamente andando a rimuovere i potenziali patogeni che stanno cercando di risalire per il canale urinario. Ho attività fagocitica e antibatterica.