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Emopoiesi, concetti pratici

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Emopoiesi, il processo di formazione del sangue

Per approfondire il tema: > Ematopoiesi

Per emopoiesi si intende il processo che conduce alla formazione del "tessuto sangue" e che si attua nel midollo osseo.

 Il midollo osseo è contenuto nelle nicchie emopoietiche che durante lo sviluppo intrauterino e da bambini a adulti cambia la sua sede di proliferazione; l'emopoiesi all'interno dell'utero nel feto è appannaggio quasi esclusivamente del sacco vitellino, una volta che si supera la prima fase, quindi intorno al 4°, 5° mese di gestazione, diventa appannaggio quasi esclusivamente del fegato, per poi passare al midollo, dove inizia l'emopoiesi midollare già intorno al 6°, 7° mese di gestazione.

Questo percorso è effettivamente anche rispecchiato dalle emoglobine; l'emoglobina fetale, per esempio,  è una emoglobina di produzione per lo più epatica quindi quando nei bambini c'è ancora un eccesso di emoglobina fetale è perché è rimasto un minimo di emopoiesi che deriva dal fegato.

Nella vita adulta cambiano le sedi di produzione dell'emoglobina, che si  portano tutte nel midollo osseo.

Il midollo osseo ed il sangue

Uno dei primi punti che colpiscono lo studioso è di capire come mai l'osso svolga nell'organismo duplici funzioni:

- produzione del tessuto sangue
- sostegno del corpo come scheletro assile
-serbatoio di calcio

Il midollo osseo si trova all'interno del tessuto osseo spugnoso, quindi non parliamo di corticale ma di midollare, ed è contenuto nella vita adulta prevalentemente nello scheletro assile, nei bambini un minimo di tessuto emopoietico è riscontrato nelle diafisi e nelle epifisi distali.

Tutta l'emopoiesi deriva dalla cellula staminale totipotente, un clone cellule che si espande e si differenzia in altri tipi cellulari.

In sostanza la cellula staminale si specializza successivamente in base a uno stimolo citochinico particolare, spesso un feedback negativo,i oppure per  una condizione di richiesta dall'esterno come un'ipossia che determinano appunto una proliferazione del clone emopoietico, quindi del clone che dà origine ai globuli rossi; se, per esempio, ci dovesse essere uno stimolo infettivo queste citochine vireranno più verso la proliferazione dei globuli bianchi, oppure in caso di emorragia, si avrà la proliferazione verso la linea piastrinica, per la necessità di tamponare una emorragia (cfr il paziente emorragico).

Si determina, cioè, una specializzazione della cellula staminale totipotente nel ramo megacariocitario.

Effettivamente distinguiamo due grandissimi cloni; una volta che dalla cellula staminale totipotente si ha un commitment, "un'attribuzione di ruolo", riesce a specificarsi in due rami:

-La cellula mielopoietica

-La cellula  linfopoietica

I due grandi rami della proliferazione delle cellule staminali emopoietiche

Nella proliferazione della cellula staminale emopoietica distinguiamo quindi questi due grandi rami.

La linfopoiesi da origine soltanto ai linfociti B, T, NK (che non sono altro che linfociti  che hanno acquisito la capacità di difendersi formando dei granuli e anche esplicando la funzione di APC, cellule presentante l'antigene, ma sono sempre cellule del ramo linfocitario).

La mielopoiesi dà origine a tutto il resto delle linee cellulari del sangue,  quindi globuli bianchi (esclusivamente polimorfonucleati e monociti), globuli rossi e piastrine.

Il ruolo della linfopoiesi e dei linfociti

Una volta che si sono specializzati i linfociti, che vengono prodotti dal midollo osseo, come linfociti naive escono dal midollo osseo e vanno nei linfonodi o comunque in tutto quello che è il sistema linfoide secondario (quindi linfonodi, tessuto linfoide associato alle mucose detto anche MALT o nel tipo nel caso dei bambini mentre negli adulti va in regressione diventando praticamente una ghiandola accessoria che non ha più la sua funzione).

Una volta che hanno incontrato l'antigene, i linfociti si specializzano, riescono a legame il complesso maggiore di istocompatibilità per cui da linfociti riescono a differenziarsi o in linfociti B effettori, quindi in grado di produrre anticorpi specifici o in linfociti B di memoria; sono due rami dei linfociti B diversi che riescono l'uno a produrre  anticorpi tutti diversi tra di loro, il linfocita B di memoria ha una scarsa capacità di produrre anticorpi però ha una grande capacità di ricordare quello che ha incontrato motivo per cui va ad internalizzarsi nuovamente nel midollo osseo e si è visto effettivamente che per tutta la vita dell'individuo ci sono questi linfociti che hanno un homing indefinito nel midollo osseo e posso tornare in circolo se c'è la necessità, per esempio  quando incontrano nuovamente lo stesso antigene.

Linfociti B, plasmacellule ed anticorpi

Le plasmacellule  fanno parte effettivamente dei linfociti B effettori, cioè sono linfociti in grado di svilupparsi nello stadio finale della cellula che determina l'immunità umorale producendo anticorpi; gli anticorpi non sono altro che proteine quindi in patologia clinica riusciamo a dosarle sotto il nome di immunoglobuline, ma non sono altro che una complessa struttura quaternaria in cui una catena pesante va a unirsi a una catena leggera.

Ne conosciamo prevalentemente  5 tipi diversi, tutti con funzione diversa:

Le IgA sono prevalentemente secretorie e le troviamo nei liquidi e nei fluidi biologici; c'è una nefropatia a IgA (cfr per approfondire >  Glomerulopatie) che è una patologia come se fosse clonale a partenza dalle IgA

Le IgG praticamente sono le immunoglobuline che ci difendono dalle infezioni e soprattutto quelle che rimangono quando l'infezione è passata, in questo caso il linfocita B di memoria è quello che ha più IgG.

Le IgD sono estremamente rare e si trovano nei tessuti prevalentemente

Le IgM sono quelle che ci difendono dalle infezioni in acuto, quindi se noi per esempio contraiamo il virus della mononucleosi quello che dobbiamo cercare è l'IgM dell'Ebstain Barr mentre le IgG compariranno in un secondo momento ed è proprio il "trend" di salita e discesa di IgM e IgG che ci fa capire più o meno quando è avvenuta l'infezione.-

Le IgE sono quelle meno utili, correlati a stati di allergia

Quindi esistono, come dicevamo,  i linfociti B a lunga sopravvivenza che vanno nuovamente a internalizzarsi nel midollo osseo e dei linfociti B a breve sopravvivenza che servono solo a difenderci dalle infezioni in quel momento e successivamente vanno incontro a morte cellulare.

Il percorso evolutivo della plasmacellula

Questo è tutto il percorso evolutivo della plasmacellula, si parte da una cellule B immatura che è il prolinfocita B per passare poi al pre-B, a un linfocita immaturo che poi matura e va incontro a sviluppo prevalentemente dell'apparato del Golgi e del reticolo endoplasmatico,  strutture che servono per produrre le proteine e quindi gli anticorpi.

Cosa cambia in questo processo evolutivo?

 Cambiamo gli antigeni espressi sulla superficie del linfocita B; esiste un macchina che si chiama citofluorimetro, è un macchinario che permette di riconoscere cellule attraverso l'utilizzo di anticorpi monoclonali indirizzati esclusivamente verso certi antigeni. Se noi potenzialmente potessimo avere 1000 anticorpi monoclonali da montare tutti insieme in una batteria di controllo, anche se inserissimo una sola cellula quel macchinario ci potrebbe dire che tipo di cellula è.

In realtà l'uso dei monoclonali non può essere così generalizzato dati i significativi costi quindi cerchiamo di indirizzare il nostro esame verso quello che è il nostro sospetto.

Quello che caratterizza e distingue il linfocita B dal T è prevalentemente il B cell receptor che in immunologia si chiama CD19, per cui qualunque linfocita B è marcato CD19 e quindi come facciamo a capire se c'è un aumento di linfociti B nel sangue?

Montiamo il citofluorimetro con anticorpi CD19 e  potremo contare quante son ole cellule CD 19+.

Chiaramente i linfocita B anche se sono tanti non per forza sono indicativi di malattia (oncologica) ma molto spesso siamo di fronte a fatti infettivi, reattività (nei bambini una linfocitosi è comune a quasi tutti i bambini che si presenta con una inversione della formula leucocitaria che non è patologica ed è normale anche se consideriamo che quella è l'età in cui tutti ci immunizziamo contro qualunque tipo di infezione, il bambino è sempre esposto a un continuo stress infettivo dall'esterno ed è sempre soggetto a una immunità propria che si sta formando). Spesso noi utilizziamo quelli che si chiamano doppi marcati; per capire se un linfocita B (chiaramente dallo stadio di pre-B alla plasmacellula sono tutte CD19+) è immaturo o maturo, quindi se è una plasmacellula, si utilizzano altri marcatori cellulari, altri antigeni che sappiamo sono espressi sulla superficie del linfocita B ma che per esempio non sono espressi sulla superficie della plasmacellula.

Il linfocita B immaturo esprime un altro marcatore di superficie che si chiama CD10 che man mano che il linfocita matura verso lo stadio plasmacellulare viene perso, di contro invece riesce ad acquisire un altro antigene che si chiama CD38 che è quello che ci serve a distinguere le plasmacellule dalle altre cellule. Quindi:

- linfocita B: CD19+

-Plasmacellula: CD19+ CD38+ (in realtà ultimamente c'è anche un altro marcatore che si chiama CD138)

Per cui quando ho un paziente con una gammapatia monoclonale e devo capire quante plasmacellule ha nel midollo osseo, ad oggi quello che faccio è un doppio marcato CD38 +CD138.

Ogni cellula esprime sulla sua superficie tanti antigeni e chiaramente dobbiamo capire quale è l'assetto maturativo di una determinata cellula per andare a utilizzare gli anticorpi giusti per capire se il nostro sospetto diagnostico è corretto oppure no.

Queste sono le plasmacellulare, sono delle cellule non piccole ma neanche tanto grandi, considerate che il globulo rosso è grande circa 7 micron ma queste cellule sono grandi dai 10 ai 20 micron; hanno un nucleo eccentrico, una cromatina dispersa soprattutto al di sotto della superficie della membrana nuclearecon aspetto a "ruotadi carro"

Il nucleolo non lo vedete, il nucleolo è una struttura centrale che sta nel nucleo spesso eccentrico, ed è una struttura che esprime il grado di immaturità della cellula, all'interno del nucleo non c'è cromatina dispersa quindi c'è DNA che si sta attivamente replicando; le plasmacellule in realtà non sono delle cellule attivamente replicanti (alcune sì ma siamo già in questi casi in stadi di malattia avanzati), di solito trovate cellule che hanno un nucleo abbastanza compatto con dei piccoli "buchini" al di sotto della membrana nucleare che sono proprio i raggi che danno questa struttura a ruota di carro.

Hanno tipicamente un aspetto a uovo fritto, in realtà vedete che attorno al nucleo, nella parte dove c'è il citoplasma più ampio, c'è un alone più chiaro che si chiama in inglese Halo e non è altro che l'apparato di Golgi e il reticolo endoplasmatico. Il citoplasma di ogni plasmacellula è basofilo quindi lo vedrete in istologia  sempre blu (mentre gli eritrociti sono più acidofili rispetto alla plasmacellula).

 

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