IL SANGUE E L’EMATOPOIESI

SANGUE Tessuto connettivo caratterizzato da una sostanza fondamentale fluida, racchiuso in un sistema di canali comunicanti (vasi arteriosi e venosi). Alberts et al.,“Molecular Biology of the Cell”. Garland Science Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES Figura da: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26919/figure/A4140/ (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Edito in Italia dalla Zanichelli) Figure 22-29. Scanning electron micrograph of mammalian blood cells caught in a blood clot. The larger, more spherical cells with a rough surface are white blood cells; the smoother, flattened cells are red blood cells. (Courtesy of Ray Moss.)

SANGUE - Funzioni Distribuzione delle sostanze nutritive. Trasporto dei gas disciolti. Trasporto dei prodotti del catabolismo. Trasporto di enzimi e ormoni a specifici tessuti-bersaglio. Controllo del pH e della composizione elettrolitica dei liquidi interstiziali. Riduzione della perdita di liquidi attraverso lesioni di vasi e di altri tessuti. Difesa dell'organismo dalle tossine e dai patogeni. Regolazione della temperatura corporea.

SANGUE - Componenti Sadava et al.,“Biologia”, 3E Edizioni Zanichelli Figura da: “Biologia”, Sadava et al, 3° edizione, Edizioni Zanichelli

ERITROCITI Gli eritrociti presentano una forma a disco biconcavo con uno spessore di 2 mm in periferia e 1 mm al centro. Questo aumenta la superficie e quindi l'efficienza dello scambio di gas fra citoplasma e circolo ematico. Alberts et al.,“Molecular Biology of the Cell”. Garland Science Uomo: 5 milioni/mm3 Donna: 4.5 milioni/mm3 Diametro medio: 7.5 mm Figura da: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26878/figure/A1907/ (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Edito in Italia dalla Zanichelli) Figure 10-27. A scanning electron micrograph of human red blood cells. The cells have a biconcave shape and lack a nucleus and other organelles. (Courtesy of Bernadette Chailley.)

ERITROPOIESI Durante il differenziamento (eritropoiesi) gli eritrociti subiscono la perdita del nucleo e di tutti gli organuli. Gli eritrociti immaturi sono detti reticolociti e conservano per alcune ore ribosomi e mRNA con i quali continuano a sintetizzare emoglobina. Mancando di tutti i dispositivi di sintesi i globuli rossi perdono progressivamente la loro efficienza, si trasformano in sferociti e vengono rimossi dopo circa 120 giorni. Figura da: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26878/figure/A1907/ (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Edito in Italia dalla Zanichelli) Figure 10-27. A scanning electron micrograph of human red blood cells. The cells have a biconcave shape and lack a nucleus and other organelles. (Courtesy of Bernadette Chailley.)

ERITROPOIESI Figura da: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26878/figure/A1907/ (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Edito in Italia dalla Zanichelli) Figure 10-27. A scanning electron micrograph of human red blood cells. The cells have a biconcave shape and lack a nucleus and other organelles. (Courtesy of Bernadette Chailley.)

ERITROCITI Costituiti per il 65% da acqua e per il 33% da proteine. L'emoglobina rappresenta il 95% delle proteine. Ricavano energia mediante glicolisi. Contengono l'anidrasi carbonica che catalizza la formazione di acido carbonico a partire da CO2 e acqua. Lo ione HCO3- che si forma tampona il pH del sangue e contribuisce al trasporto della CO2. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES

ERITROCITI Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES Il citoscheletro legato alle membrane degli eritrociti mantiene la forma discoidale biconcava e protegge il plasmalemma dagli stress meccanici che subisce mentre attraversa vasi sanguigni ristretti e valvole cardiache. L'insieme di questi complessi sovramolecolari determina forma, l'elasticità e la flessibilità della membrana eritrociataria.

Globuli bianchi o leucociti I leucociti sono cellule bianche del sangue con funzione di difesa. Vengono divise in due categorie principali: Granulociti (presentano voluminose inclusioni citoplasmatiche) Neutrofili Eosinofili Basofili Agranulociti Monociti Linfociti Neutrofili 60-70% Linfociti 20-25% Monociti 3-8% Basofili <1% Eosinofili 2-4%

Globuli bianchi o leucociti Alberts et al.,“Molecular Biology of the Cell”. Garland Science Globuli bianchi o leucociti Sono tutti dotati di capacità di movimento ameboide. Attirati da specifici stimoli chimici (chemiotassi), possono uscire dal circolo ematico (diapedesi) per portarsi nel connettivo. Figure da: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26919/figure/A4145/ (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Edito in Italia dalla Zanichelli) Figure 22-31. The migration of white blood cells out of the bloodstream during an inflammatory response. The response is initiated by a variety of signal molecules produced locally by cells (mainly in the connective tissue) or by complement activation. Some of these mediators act on capillary endothelial cells, causing them to loosen their attachments to their neighbors so that the capillaries become more permeable. Endothelial cells are also stimulated to express selectins, cell-surface molecules that recognize specific carbohydrates that are present on the surface of leucocytes in the blood and cause them to stick to the endothelium. Other mediators called chemokines are secreted by the inflamed tissues and local endothelial cells and act as chemoattractants, causing the bound leucocytes to crawl between the capillary endothelial cells into the tissue. Durante la diapedesi l'aderenza tra le cellule endoteliali viene temporaneamente persa.

Granulociti Sono cellule differenziate (non si possono più dividere). Presentano un nucleo multilobato e numerosi granuli di varia natura. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES

Gr. Neutrofili Maggior parte dei leucociti. Diametro 8/9 mm. Vita breve. Hanno il compito di fagocitare ed eliminare microorganismi invasori. Sono estremamente mobili. Mostrano un nucleo multilobato con lobi collegati tra loro da filamenti di cromatica. I lobi aumentano con l'età della cellula. Granuli azzorrofili (primari): sono dei tipici lisosomi primari. Granuli specifici (secondari): contengono enzimi e sostanze farmacologiche necessarie alla loro funzione antimicrobica. Granuli terziari: contengono gelatinasi e catepsine che mediano il processo di penetrazione nel connettivo e glicoproteine che mediano l'adesione cellulare e i processi di fagocitosi. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES

GR. Eosinofili Meno del 4% dei leucociti. Forma rotonda e diametro 9/11 mm. Nucleo bilobato. Rimangono in circolo 6-10 ore e poi migrano nel connettivo dopo possono sopravvivere 8-12 giorni. Contengono granuli azzurrofili (lisosomi) e granuli specifici, relativamente grandi che si colorano con l'eosina (granuli acidofili). Contengono enzimi idrolitici. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES Gli eosinofili eliminano i complessi antigene-anticorpo e partecipano alla reazione antiparassitaria.

Basofili Meno dell'1% dei leucociti. Diametro 7/8 mm. Nucleo bilobato o a forma di S generalmente mascherato dalla basofilia del citoplasma. http://www.anatomy.univr.it/giuseppe/didattica Contengono granuli azzurrofili (lisosomi) e granuli specifici, che contengono eparina, istamina, fattori chemiotattici per eosinofili e neutrofili. Rilasciano eparina (funzione anticoagulante) ed istamina (vasodilatatore che aumenta la permeabilità dei capillari). Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Figura da: http://www.anatomy.univr.it/giuseppe/didattica

I linfociti possono dividersi per mitosi. Agranulociti Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES I linfociti possono dividersi per mitosi. I monociti differenziano a macrofagi.

Monociti Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Sono le cellule più grandi presenti nel sangue (diametro 12-15 mm). Il nucleo grande, a forma di rene. Permangono in circolo solo pochi giorni prima di migrare nel connettivo dove si differenziano in macrofagi. I macrofagi fagocitano e distruggono sia cellule morte o danneggiate che antigeni e materiale estraneo corpuscolato.

Linfociti Leggermente più grandi degli eritrociti (diametro 8-10 mm). Nucleo grande e ricco di eterocromatina. Sono cellule non terminalmente differenziate” e in grado di trasformarsi in linfoblasti e di assumere nuove funzioni in seguito all'interazione con l'antigene. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES 3 categorie di linfociti: Linfociti B Linfociti T Linfociti NK

Linfociti B Linfociti Linfociti T Linfociti NK Attivati dall'interazione con l'antigene si trasformano in plasmacellule (cellule effettrici) che producono anticorpi. Alcuni si differenziano in cellule della memoria, pronte a dividersi e a rispondere quando si ripresenta lo stesso antigene. Linfociti Linfociti T T-helper che collaborano con i linfociti B nella risposta umorale (produzione di anticorpi) mediante la produzione di molecole segnale dette citochine. T-citotossici invece producono sostanze che uccidono cellule infette da virus o cellule estranee (rigetto del trapianto). I T-soppressori o regolatori riducono o bloccano la risposta immunitaria dei linfociti B e T contro un determinato antigene. Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES Linfociti NK Sono in grado di uccidere cellule estranee o trasformate senza l'intervento delle cellule T.

Piastrine Piccoli elementi a forma discoidale (2-4 µm) del sangue periferico (200.000-400.000 piastrine/mm3). Sono privi di materiale nucleare. Vita media di 8-10 giorni. Sono prodotte nel midollo osseo per frammentazione di grandi elementi cellulari detti megacariociti. Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES

Piastrine Contatto con il collagene esposto dalla lesione attivazione delle piastrine adesione alla parete vascolare danneggiata (adesione e aggregazione piastrinica) Sadava et al.,“Biologia”, 3E Edizioni Zanichelli I granuli contengono e rilasciano: Fibrinogeno, fattori di crescita e fattori della coagulazione che facilitano la riparazione dei vasi e la coagulazione del sangue. Calcio, ADP, ATP, serotonina che facilitano l'aggregazione piastrinica e la vasocostrizione. Enzimi idrolitici per la dissoluzione del coagulo. Figura da: “Biologia”, Sadava et al, 3° edizione, Edizioni Zanichelli

Piastrine Figura da: http://www.anatomy.univr.it/giuseppe/didattica

EMATOPOIESI Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Nell'adulto l'ematopoiesi, cioè la formazione delle cellule del sangue, avviene nel midollo osseo rosso che si trova nelle cavità del tessuto osseo spugnoso. Il midollo è separato dall'osso dall'endostio. Invece, durante lo sviluppo fetale ed embrionale, tale attività è presenta anche nel sacco vitellino, nel fegato e nel timo.

Celllula staminale ematopoietica EMATOPOIESI Celllula staminale ematopoietica Linea linfoide Linea mieloide Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES Figura da: Biologia cellulare e molecolare. Karp. Edizioni EdiSES

EMATOPOIESI Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES Figura da: Biologia cellulare e molecolare. Karp. Edizioni EdiSES

IL SISTEMA VASCOLARE Il sangue circola nel corpo attraverso un sistema di vasi costituito da arterie, capillari e vene. Le arterie sono i vasi che trasportano il sangue dal cuore verso la periferia. Si ramificano in vasi di calibro sempre minore e irrorano tutti i distretti del corpo. I capillari formano la rete capillare, costituita da vasi a parete sottile attraverso i quali si realizza lo scambio, tra i tessuti ed il sangue, di gas, sostanze nutrienti, ormoni. Le vene drenano il sangue dai tessuti formando vasi di calibro sempre maggiore man mano che si portano al cuore.

Organi cavi vascolari Gli organi cavi vascolari sono costituiti da tre strati concentrici: La tonaca intima è costituita da endotelio (epitelio pavimentoso semplice) al quale segue un sottile strato di connettivo. La tonaca media, normalmente lo strato più spesso delle pareti dei vasi, è costituita da strati di muscolatura liscia. Tra le cellule muscolari si trovano fibre elastiche. La tonaca avventizia costituisce lo strato più esterno e si fonde con il tessuto connettivo circostante. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES

Arterie Le arterie sono i vasi sanguigni che trasportano il sangue lontano dal cuore. Si dividono in arterie di tipo elastico (arterie di conduzione), muscolare (arterie di distribuzione) e arteriole. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Nelle arterie di tipo elastico strati concentrici di membrane elastiche occupano la maggior parte della tonaca media.

Arterie Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Nelle arterie di tipo muscolare è presente una spessa tonaca media composta prevalentemente da cellule muscolari lisce.

Arterie Le arteriole hanno una tonaca media formata da pochi strati di cellule muscolari lisce e sparse fibre reticolari ed elastiche. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES

Vene Le vene sono i vasi sanguigni che riportano il sangue al cuore. Si dividono in tre gruppi sulla base del diametro e dello spessore delle pareti: piccole, medie e grosse. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES Le grosse vene raccolgono il sangue venoso proveniente dalle estremità, dalla testa, dal fegato e dalla superficie corporea. La componente elastica e muscolare è presente in minor quantità e la tonaca media è sempre inferiore rispetto alle arterie.

Vene Le vene medie drenano i tessuti. Talvolta l'endotelio è delimitato da una rete di fibre elastiche. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES

Endoteli Gli endoteli costituiscono un epitelio pavimentoso semplice di origine mesenchimale. Gli endoteli sono composti da cellule a contatto con il sangue, che formano la parete dei capillari e lo strato più interno delle arterie e delle vene. Figura da: Istologia. Dalle Donne et al., Edizioni EdiSES

Capillari I capillari prendono origine dalle estremità terminali delle arteriole e, ramificandosi, formano una rete che si trova interposta tra arteriole e venule. Si possono suddividere in capillari continui, fenestrati e sinusoidi. Alberts et al.,“Molecular Biology of the Cell”. Garland Science Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES Figura da: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26848/figure/A4129/ (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Edito in Italia dalla Zanichelli) Figure 22-23. Capillaries. (A) Electron micrograph of a cross section of a small capillary in the pancreas. The wall is formed by a single endothelial cell surrounded by a basal lamina. Note the small “transcytotic” vesicles, which according to one theory provide transport of large molecules in and out of this type of capillary: materials are taken up into the vesicles by endocytosis at the luminal surface of the cell and discharged by exocytosis at the external surface, or vice versa.

Strato di cellule appiattite e disposte a formare un tubo (diametro 8-10 mm) che permette il passaggio delle cellule del sangue. Cellule chiamate periciti, si trovano all'esterno delle cellule endoteliali e le circondano con prolungamenti citoplasmatici. In caso di traumi si possono differenziare in cellule muscolari lisce o cellule endoteliali. Capillari Alberts et al.,“Molecular Biology of the Cell”. Garland Science Alberts et al.,“Molecular Biology of the Cell”. Garland Science Figura da: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26848/figure/A4129/ (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Edito in Italia dalla Zanichelli) Figure 22-23. Capillaries. (B) Scanning electron micrograph of the interior of a capillary in a glomerulus of the kidney, where filtration of the blood occurs to produce urine. Here, as in the liver (see Figure 22-20), the endothelial cells are specialized to form a sieve-like structure, with fenestrae (“windows”), constructed rather like the pores in the nuclear envelope of eucaryotic cells, allowing water and most molecules to pass freely out of the bloodstream. (A, from R.P. Bolender, J. Cell Biol. 61:269–287, 1974. © The Rockefeller University Press; B, courtesy of Steve Gschmeissner and David Shima.) Figura da: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26848/figure/A4130/ (Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, Edito in Italia dalla Zanichelli) Figure 22-24. Pericytes The scanning electron micrograph shows pericytes wrapping their processes around a small blood vessel (a post-capillary venule) in the mammary gland of a cat. Pericytes are present also around capillaries, but much more sparsely distributed there. (From T. Fujiwara and Y. Uehara, Am. J. Anat. 170:39–54, 1984. © Wiley-Liss.)

Capillari I capillari continui non presentano interruzioni. Si trovano nel tessuto nervoso, connettivo e nei muscoli. Sono presenti giunzioni di tipo occludente che non permettono il trasporto di molte molecole. Le sostanze passano attraverso trasporto mediato da proteine carrier. I capillari fenestrati presentano pori o finestre dotate di un diaframma, costituito da fibrille che si dipartono da una zona centrale e formano dei canalicoli con una apertura di 5.5 nm. Si trovano nel pancreas, nell'intestino e nelle ghiandole endocrine. I capillari sinusoidi contengono cellule endoteliali discontinue, una membrana basale e larghe fenestrazioni senza diaframma, facilitando gli scambi fra sangue e tessuto. Si trovano nel fegato, milza, organi linfoidi e alcune ghiandole endocrine. Figura da: Istologia. Gartner, Hiatt. Edizioni EdiSES