Midollo Osseo ed Emopoiesi

Classification of Connective Tissue

Functions of Blood Distribution/transport - nutrients, wastes, gases, etc. Communication, i.e., hormones Prevention of fluid loss – hemostasis, osmosis Maintenance of pH Disease/ infection fighting Heating/Cooling

Composizione del sangue Plasma (% in peso) % in Peso Albumine 58% Proteine 7% % in Volume (5 litri) Plasma 55% Elementi Figurati 45% Globuline 38% Altri fluidi e tessuti 92% Sangue 8% Fibrinogeno 4% Acqua 91% Ioni Nutrienti Prodotti di Rifiuto Gas Sostanze regolatrici (ormoni) Composizione del sangue Altri soluti 2% Elementi Figurati (x mm3) Piastrine 150-400.000 Globuli Bianchi 5-10.000 Neutrofili 60-70% Linfociti 20-25% Monociti 3-8% Eosinofili 2-4% Basofili 0.5-1% Globuli Rossi 4,2-6,2 milioni

Sangue Connettivo specializzato Fluido viscoso, leggermente alcalino, pH 7.4 Colore rosso Circola all’interno del distretto vascolare Plasma Porzione liquida Globuli Rossi, Globuli Bianchi e Piastrine Porzione corpuscolata o figurata

Sangue Plasma Sostanze trasportate dal sangue 55% del volume Acqua Elettroliti Proteine plasmatiche Albumina Globuline Fibrinogeno Sostanze trasportate dal sangue Nutrienti Prodotti di rifiuto Gas della respirazione Ormoni

Proteine del Plasma Albumina Globuline Proteine della coagulazione Prodotta dal Fegato, mantiene pressione osmotica e trasporta metaboliti insolubili Globuline  e , prodotte dal Fegato, trasporto ioni metallici, proteine che legano lipidi e vitamine liposolubili , prodotte da plasmacellule, anticorpi della difesa immunitaria Proteine della coagulazione Protrombina e fibrinogeno, prodotte dal Fegato Proteine del complemento C1-C9, prodotte dal Fegato, difesa microorganismi e risposta infiammatoria Lipoproteine plasmatiche Chilomicromi, trigliceridi al fegato Lipoproteine a densità molto bassa (VLDL), trigliceridi dal fegato alle cellule Lipoproteine a bassa densità (LDL), colesterolo dal fegato alle cellule

Elementi Figurati Eritrociti (Globuli Rossi) 99% delle cellule Trasportano Ossigeno Leucociti (Globuli Bianchi) Proteggono dalle infezioni e insorgenza tumori Granulari Polimorfonucleati Neutrofili, basofili, eosinofili Agranulari Lnfociti e Monociti Piastrine Frammenti cellulari, coagulazione

Emopoiesi - definizioni L’emopoiesi è l’insieme dei processi attraverso i quali vengono prodotti gli elementi cellulari del sangue Eritropoiesi Precursori eritroidi -> globuli rossi Granulocitopoiesi Precursori granulocitari (o mieloidi) -> globuli bianchi Linfocitopoiesi Precursori linfoidi -> linfociti Trombocitopoiesi Precursori megacariocitari -> MK -> piastrine

Cellule Rosse del sangue Ematopoiesi Cellula Staminale Proeritroblasto Mieloblasto Linfoblasto Monoblasto Megacarioblasto Eritroblasto basofilo Promielocita Eritroblasto policromatofilo Mielocita Megacariocita Rottura Piastrine Basofilo Eosinofilo Neutrofilo Espulsione del nucleo Eritroblasto ortocromatico Reticolocita Meta-mielocita Monocita Eritrocita Cellule Rosse del sangue Basofilo Eosinofilo Neutrofilo Linfocita Granulociti Agranulociti Cellule Bianche del sangue

Organi emopoietici ORGANI EMOPOIETICI PRIMARI MIDOLLO OSSEO ORGANI EMOPOIETICI SECONDARI TIMO MILZA LINFONODI E TESSUTO LINFOIDE

Midollo osseo: Cavità midollare ossa lunghe e tra le trabecole delle spugnose Consistenza gelatinosa, altamente vascolarizzato, separato dal tessuto osseo dall’endostio 5% del peso corporeo Dal 5° mese è responsabile della Ematopoiesi Maturazione dei linfociti B e formazione dei linfociti immaturi T Cellule Staminali Ematopoietiche Possono differenziare in tutti i tipi cellulari del sangue in seguito a stimolo appropriato

Midollo Rosso Midollo Giallo Vascolarizzazione Riccamente cellulato, sede di emopoiesi Midollo Giallo Nelle diafisi delle ossa lunghe dopo i 20 anni Accumulo di grasso che sostituisce i tessuti ematopoietici Vascolarizzazione Le arterie si suddividono in piccoli vasi che formano ampia rete di sinusoidi, confluiscono quindi in una vena longitudinale centrale Tra le maglie di questo comparto vascolare si trovano isole di cellule emopoietiche, collegate tra loro a formare il comparto ematopoietico

Sinusoidi Isole ematopoietiche Tapezzati da endoteliali Circondati da Sottili fibre reticolari Cellule reticolari avventiziali Prolungamenti in direzione delle endoteliali, altri verso altre cellule reticolari in modo da formare una rete intorno alle cellule ematopoietiche. Accumulo di grasso nel loro citoplasma le trasforma in cellule adipose, riduce volume del comparto ematopoietico e trasforma midollo da rosso a giallo Isole ematopoietiche Cellule ematiche a diversi stadi di maturazione Macrofagi Distruggono nuclei eritrociti e cellule alterate

MIDOLLO ROSSO Adipociti Sinusoidi Codoni ematopoietici o Isole ematopoietiche Sinusoidi Endoteliali Adipociti

MIDOLLO OSSEO – CELLULARITA’ NORMALE RIDOTTA AUMENTATA

Self-renewal Proliferation Developmental Potential Differentiation Commitment

Ematopoiesi Maturazione dei precursori è caratterizzata da Riduzione delle dimensioni Scomparsa dei nucleoli Addensamento della cromatina Comparsa nel citoplasma delle caratteristiche della cellula matura (granuli)

Ematopoiesi Fattori di crescita Regolazione dell’ematopoiesi dipende da numerosi fattori di crescita e citochine, prodotti da differenti tipi cellulari Azione di un fattore su una particolare staminale, progenitrice o precursore ne induce proliferazione, differenziazione o ambedue

Eritropoiesi Eritropoietina insieme a IL-3 e -9, fattore delle staminali e fattore stimolante le colonie monocitarie e granulocitarie induce differenziamento CFU-S in BFU-E “Esplosione” mitotica BFU-E produce un elevato numero di CFU-E Bassa concentrazione di eritropoietina per sopravvivere e generare proeritroblasto primo elemento della serie eritrocitaria

ERITROCITOPOIESI

Reticulocyte No nucleus Immature RBC that has polyribosomes When stained with a special (supravital) stain  Reticulocyte Small percentage in circulation Increased numbers in blood when erythrocyte production increases

GRANULOCITOPOIESI

GRANULOCITOPOIESI A: mieloblasto B: promielocita C: mielocita D: metamielocita E: band cell F: neutrofilo

Leucemia Acuta Promielocitica (M3 FAB)

Formazione delle piastrine Progenitore unipotente CFU-Mg origina il Megacarioblasto 25-40 µm Nucleo unico multilobato Endomitosi, cellule non si dividono ma nuclei polipliodi, fino 64 N Citoplasma bluastro con Granuli azzurrofili Stimolato a proliferare e differenziarsi dalla trombopoietina

Megacarioblasto differenzia in Megacariocita Nucleo unico plurilobato Si dispongono vicino ai sinusoidi ed inviano al loro interno dei prolungamenti citoplasmatici Si frammentano in seguito ad invaginazioni del plasmalemma, canali di demarcazione, e danno origine a gruppi di propiastrine Propiastrine appena rilasciate si risolvono in singole piastrine Rimasugli cellulari vengono fagocitati dai macrofagi

TROMBOCITOPOIESI

MEGACARIOCITA ciascun megacariocita durante la sua vita genera circa 4,000 piastrine le piastrine vivono mediamente da 9-12 giorni ogni giorno sono prodotte 30.000-40.000 piastrine per mL; in caso di necessita’, la produzione di piastrine puo’ aumentare 8 volte;

REGOLAZIONE DELL’EMOPOIESI

Fisiologia Granulociti neutrofili: proteggono l’organismo da agenti estranei, soprattutto infettivi grazie a: chemiotassi, fagocitosi e attività microbicida Granulociti eosinofili: mostrano caratteristiche paragonabili ai GN. Manifestano attività citotossica per gli elminti mediata da anticorpi e dal complemento. Granulociti basofili: le funzioni principali sono dovute alla capacità secretoria con la liberazione di vari prodotti coinvolti nelle reaz. di ipersensibilità sia di tipo immediata che ritardato

Fisiologia Linfociti. In realtà i linfociti comprendono diversi sottotipi: linfociti B, T, Natural Killer. Linfociti B producono anticorpi, molecole importanti nella difesa dell'organismo dalle infezioni; Linfociti T non producono anticorpi ma elaborano altre molecole importanti nella difesa dalle infezioni, soprattutto virali. Essi inoltre sono in grado di riconoscere in modo specifico cellule estranee e svolgono un ruolo essenziale nella difesa dell'organismo dai tumori e nel rigetto dei trapianti. Natural Killer (NK) sono simili ai linfociti T.

Malattie non neoplastiche Alterazioni qualitative Alterazioni quantitative

Alterazioni quantitative Neutrofilia Infezioni acute (bronchiti,polmoniti) Stress (attività fisica, interventi chirurgici) Gravidanza Farmaci (corticosteroidi,tetracicline) Condizioni congenite e ereditarie

Alterazioni quantitative Eosinofilia Malattie allergiche (asma, orticaria) Infezioni e infestazioni Dermatiti Malattie del collagene (sclerodermia) Sarcoidosi Malattie renali (pielonefrite)

Alterazioni quantitative Infezioni (varicella) Basofilia Colite ulcerosa AR Infezioni (varicella)

Alterazioni quantitative LINFOCITOSI Malattie infettive (EBV, CMV, HSV II, Toxoplasma etc)

Alterazioni quantitative Neutropenia Farmaci (diretta-anticorpo-mediata) Deficit B12 (milopoiesi inefficace) Infezioni Ipersplenismo Condizioni congenite e ereditarie

Alterazioni quantitative Linfopenia Infezioni Farmaci (corticosteroidi, radiazioni, citostatici)

Alterazioni qualitative Difetti di funzionalità dei leucociti di natura ereditaria e congenita Esempio: anomalia di Pelger-Huet (iposegmentazione) Anomalia di May-Hegglin (corpi di Dohle) Sindrome di Chediak-Higashi (granuli giganti) Deficit di mieloperossidasi

Fasi dell’emopoiesi Produzione Maturazione cellulare e proliferazione Differenziamento Morfogenesi Maturazione funzionale Morte cellulare

Cellule staminali emopoietiche pluripotenti Ematopoiesi Cellule staminali emopoietiche pluripotenti Circa 0,1% delle cellule nucleate del midollo Quiescenti, per mitosi generano Altre cellule pluripotenti Due tipi di staminali multipotenti, che origineranno le varie cellule progenitrici CFU-S (Colony-Forming Unit-S) Precursore della linea mieloide (eritrociti, granulociti, monociti e piastrine) CFU-Ly (Colony-Forming Unit-Ly) Precursore della linea linfoide (cellule B e T)

Ematopoiesi Cellule progenitrici Cellule precursori Cellule unipotenti (formano una singola linea cellulare) Limitata capacità di autoriprodursi Attività mitotica e differenziamento controllati da fattori ematopoietici specifici Cellule precursori Derivano dalle progenitrici Perso la capacità autoriproduttiva Caratteristiche morfologiche che permettono la loro classificazione come i primi elementi di una linea particolare Si dividono e differenziano, originando un clone di cellule mature

Cellule staminali pluripotenti

Cellule staminali emopoietiche

Fattori di crescita linea-specifici Eritropoietina (Epo) Applicazioni terapeutiche: anemia nell’insufficienza renale cronica, cancro, chemioterpapia Fattori di crescita granulocitari (G-CSF) Applicazioni terapeutiche: neutropenia correlata ad infezioni, chemioterapia Trombopoietina (Tpo) Applicazioni terapeutiche: piastrinopenie immuni