Fisiopatologia dei globuli rossi Le anemie – Parte I

……. oppure del numero di globuli rossi Anemia La anemia è definita da ridotta quantità di emoglobina nel sangue: <13 g/100 ml (uomo), <12 g/100 ml (donna) (W.H.O.) ……. oppure del numero di globuli rossi Le anemie sono malattie assai comuni. Ad esempio la anemia dovuta a carenza di ferro è diffusa in un quinto circa della popolazione mondiale.

Anemia La condizione in cui la massa degli eritrociti circolanti è insufficiente a soddisfare la richiesta di ossigeno dei tessuti. Anemia è il più delle volte riconosciuta sulla base di anomalie nei risultati di esami di laboratorio.

Eritropoiesi è un processo regolato dalla tensione di ossigeno nei tessuti Eritropoiesi è un processo regolato dalla tensione di ossigeno nei tessuti ed è sotto il controllo di un ormone la eritropoietina. In assenza dell'ormone le cellule precursore vanno in apoptosi. Il primo precursore eritroide riconoscibile morfologicamente è il pronormoblasto. per capire i meccanismi alla base della anemia dobbiamo conoscere la fisiologia della produzione e del ricambio dei globuli rossi La fisiologia della produzione e del ricambio dei globuli rossi fornisce la chiave per la comprensione dei meccanismi che provocano la anemia Un ridotto apporto di O2 al rene può essere il risultato di una diminuizione della massa di globuli rossi, un difetto nel trasporto di ossigeno da parte della emoglobina o una aumentata affinità per l'ossigeno, o più raramente a una alterazione del flusso ematico diretto al rene (renal artery stenosis).

Fattore chiave nella regolazione del gene EPO è rappresentato da hypoxia-inducible factor (HIF)-1. In presenza di O2, HIF-1 viene idrossilato a livello di una prolina che da il via libera alla ubiquitinazione della molecola e la sua degradazione per mezzo del sistema proteasomico. Se l'apporto di O2 è limitato, la idrossilazione non avviene e HIF-1 si associa ad altre molecole partner, trasloca nel nucleo e stimola la trascrizione del gene EPO.

Quando il livello di emoglobina scende a 120 g/L (12 g/dL), il livello plasmatico di EPO aumenta in maniera logaritmica. In circolo EPO ha una emivita di 6–9 h.

EPO e l'eritrone Il buon funzionamento dell' eritrone richiede produzione di EPO, un midollo in buone condizioni e una sufficiente disponibilità di fattori necessari alla sintesi della emoglobina. In seguito a stimolazione con EPO, i livelli di produzione dei globuli rossi aumentano fino a 4-5 volte in 1-2 settimane, a condizione che i necessari fattori siano adeguatamente disponibili (il ferro, in particolar modo). I livelli di EPO diminuiscono con l'età: serve più EPO per sintesi normale. I livelli di EPO sono inferiori in presenza di malattia cronica renale oppure di infiammazione cronica.

La meta-emoglobina è ridotta (rigenerando emoglobina normale) di norma da enzimi quali ad es. cytochrome-b5 reductase (major pathway), NADPH methemoglobin reductase (minor pathway) e in misura minore da ascorbic acid e dal sistema enzimatico del glutathione. Alterazioni a carico di questi enzimi provoca la meta-emoglobinemia. Meta-emoglobinemia insorge anche in pazienti con ridotta o alterata produzione di pyruvate kinase e di Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) a causa dei ridotti livelli di NADH e di NADPH, rispettivamente.

Rapoport-Luebering Pathway

L'organismo non è in grado di eliminare il ferro

Eliminazione del ferro ferro assorbito: 1-5% di quello introdotto con alimentazione

Come viene assorbito ? ferro+++ alimentare viene ridotto a ++ da reduttasi ferrica a livello della superficie dei microvilli degli enterociti duodenali e captato da una proteina carrier, anch’essa espressa sulla superficie, nota come DMT-1 (divalent metal carrier) che lo veicola nel citoplasma in parte viene fissato dalla ferritina presente nella cellula duodenale e in parte trasferito sulla faccia baso-laterale dove la ferroportina provvederà al suo rilascio nel sangue, coadiuvata dalla efestina fornita di attività ferro-ossidasica perché il ferro sia ossidato a Fe+++ nel circolo Fe+++ è veicolato dalla transferrina

La mucosa intestinale funziona come un semaforo per l'ingresso del Fe nell' organismo

la transferrina provvede a veicolare non solo il ferro+++ che proviene dalle cellule duodenali ma anche quello proveniente dai macrofagi del sistema reticolo-endoteliale e dagli epatociti   il ferro plasmatico è ceduto alle cellule che presentano il recettore per la transferrina: Tf-R1 e Tf-R2 Il recettore Tf-R2 agisce da sensore della quantità di ferro trasportato dalla transferrina   I recettori per la transferrina sono presenti sulle cellule duodenali, sui precursori eritroidi, sugli epatociti e i macrofagi

dal livello di saturazione della transferrina dipende la disponibilità di ferro per le esigenze metaboliche dell’ organismo perchè il ferro prontamente disponibile è innanzitutto quello presente nel sangue

La epcidina si lega alla ferroportina inattivandola epatocita = principale sito di stoccaggio del ferro   Tf-R2 espresso sugli epatociti stimola il rilascio di epcidina nel sangue da parte delle stesse cellule regolandone la attività. La epcidina si lega alla ferroportina inattivandola in tal modo modula il rilascio del ferro nel sangue e quindi il livello di saturazione della transferrina La epcidina inibisce la ferroportina non solo localmente (meccanismo autocrino) ma anche a livello delle cellule di Kupffer (meccanismo paracrino) e attraverso il sangue (meccanismo endocrino) a livello delle altre cellule (principalmente duodeno e macrofagi) per limitare il rilascio del ferro

La epcidina è codificata dal gene HAMP e il suo rilascio dagli epatociti è stimolato dalle citochine proflogistiche (IL-1 e IL-6)   nel corso di una reazione infiammatoria quindi, aumenta il rilascio dell’ ormone nel sangue e diminuisce di conseguenza il rilascio di ferro nel sangue. I livelli di transferrina satura diminuiscono e diminuisce la disponibilità di ferro, diventando insufficiente, per le normali esigenze metaboliche Ciò avviene sopratutto nel corso dei processi flogistici di lunga durata determinando una iposideremia che diventa responsabile della comparsa di anemia ipocromica caratteristica degli stati infiammatori

Nella emocromatosi sono coinvolte mutazioni inattivanti a carico di HFE, Tf-R2 e HAMP che riducono il rilascio di epcidina, fanno aumentare i livelli di sideremia per aumentato rilascio di ferro da parte delle cellule duodenali e ne determinano l’ accumulo nell’ organismo   L’ epatocita assume pertanto non solo il ruolo di sito di stoccaggio del ferro ma sopratutto, con la produzione di epcidina, quello di supervisore della regolazione della omeostasi del ferro nell’ organismo

è incluso in derivati dei lisosomi chiamati siderosomi

Gli esami di laboratorio per la valutazione della anemia e la diagnosi differenziale

I più comuni esami del ferro che valutano la disponibilità plasmatica e le riserve tessutali Serum iron (50–150 ug/dL) TIBC (300–360 ug/dL) % transferrin saturation 25-50% SI x100/TIBC La ferritina sierica serve per valutare le riserve totali di ferro presente. Adult males ~100 ug/L, corrispondenti a una riserva totale di ~1 g. Adult females 30 ug/L, corrispondenti a una riserva totale di ~300 mg. Un livello di serum ferritin corrispondente a 10–15 ug/L indica una deplezione delle riserve marziali. Attenzione: la ferritina si comporta anche come proteina di fase acuta, per cui in presenza di infiammazione acuta o cronica i suoi livelli possono innalzarsi di svariate volte.

Ferro TIBC (transferrina) Ferritina

Diagnosis of anemia RBC HCT An RBC count: At birth the normal range is 3.9-5.9 x 106/ul The normal range for males is 4.5-5.9 x 106/ul The normal range for females is 3.8-5.2 x 106/ul Note that the normal ranges may vary slightly depending upon the patient population. Hematocrit (Hct) or packed cell volume in % or (L/L) At birth the normal range is 42-60% (.42-.60) The normal range for males is 41-53% (.41-.53) The normal range for females is 38-46% (.38-.46) RBC HCT

Diagnosis of anemia HGB At birth the normal range is 13.5-20 g/dl The normal range for males is 13.5-17.5 g/dl The normal range for females is 12-16 g/dl Note that the normal ranges may vary slightly depending upon the patient population. HGB

Diagnosis of anemia MCV The MCV is used to classify RBCs as: Mean corpuscular volume (MCV) – is the average volume/RBC in femtoliters (10-15 L) Hct (in %)/RBC (ix 1012/L) x 10 At birth the normal range is 98-123 In adults the normal range is 80-100 The MCV is used to classify RBCs as: Normocytic (80-100) Microcytic (<80) Macrocytic (>100) MCV

Diagnosis of anemia RDW Red cell distribution width (RDW) – is a measurement of the variation in RBC cell size Standard deviation/mean MCV x 100 The range for normal values is 11.5-14.5% A value > 14.5 means that there is increased variations in cell size above the normal amount (anisocytosis) A value < 11.5 means that the RBC population is more uniform in size than normal. RDW

Diagnosis of anemia MCH Mean corpuscular hemoglobin (MCH) – is the average weight of hemoglobin/cell in picograms (pg= 10-12 g) Hgb (in g/dl)/RBC(x 1012/L) x 10 At birth the normal range is 31-37 In adults the normal range is 26-34 This is not used much anymore because it does not take into account the size of the cell. MCH

Diagnosis of anemia MCHC Mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC) – is the average concentration of hemoglobin in g/dl (g%) Hgb (in g/dl)/Hct (in %)x 100 At birth the normal range is 30-36 In adults the normal range is 31-37 The MCHC is used to classify RBCs as: Normochromic (31-37) Hypochromic (<31) Some RBCs are called hyperchromic, but they don’t really have a higher than normal hgb concentration. MCHC