Fisiopatologia e morfologia del sangue e degli organi emopoietici, Unica.it

Fisiopatologia e Morfologia del Sangue

Ematologia
02/10/2023
Lezione 1
FISIOPATOLOGIA E MORFOLOGIA DEL
SANGUE E DEGLI ORGANI EMOPOIETICI

Informazioni sul Corso di Ematologia

Ematologia Direzione, Ospedale Businco, 070/52962065
Prof. Giorgio La Nasa, Professore Ordinario
lanasa@tiscali.it
Prof. Giovanni Caocci, Professore Associato
giovanni.caocci@unica.it
Dr.ssa Olga Mulas, Ricercatore Td-B
mulasolga@unica.it
Dr.ssa Marianna Greco, Cultore della materia
mgreco@unica.it

Materiale Didattico e Testi Consigliati

Materiale Didattico (dovete accedere con le credenziali esse3)
http://people.unica.it/giovannicaocci/
Testi consigliati:
Bosi, De Stefano, Di Raimondo, La Nasa. Manuale di malattie del sangue. Elselvier 2012
Confronta anche «Ematologia di Mandelli»a cura di Giuseppe Avvisati, Piccin 2020
L'esame sarà un colloquio orale.

Argomenti Trattati

ARGOMENTI
Emopoiesi
Anemie iporigenerative
Sindromi talassemiche
Anemie emolitiche
Leucemie acute
Mielodisplasie
Aplasia midollare
Leucemia mieloide cronica
Neoplasie mieloproliferative croniche Ph-
Linfoma di Hodgkin
Linfoma Non Hodgkin
Leucemia Linfatica cronica
Gammapatie Monoclonali
Mieloma Multiplo
Cellule Staminali e principi trapiantologici
Coagulazione e CID
Piastrinopenie
Microangiopatie Trombotiche

1Lezione 1
Ematologia
02/10/2023
Approccio per problemi
Urgenze ed emergenze
Principi di medicina trasfusionale

Emopoiesi: Processo e Dinamicità

EMOPOIESI
L'emopoiesi è un processo attraverso il quale abbiamo la differenziazione e prima la proliferazione di quelli che sono gli
elementi del sangue; quindi, tutte le cellule del sangue derivano da questo processo importantissimo che si chiama
emopoiesi.
Si deve pensare all'emopoiesi come ad un processo dinamico: non è che il nostro midollo produce ogni giorno un kg di
globuli rossi, mezzo kg di globuli bianchi e così via; è chiaro che il midollo risponde a delle richieste da parte
dell'organismo che possono implementare la sua emopoiesi anche fino a 10 volte: si immagini che malauguratamente
uno abbia un incidente stradale con un'emorragia perché gli si toglie la milza o sanguina a livello addominale, è chiaro
che quello stress determinerà una richiesta emopoietica aumentata al midollo osseo che può incrementare la
produzione di emoglobina; stessa cosa dicasi per le piastrine. Quindi, è un processo dinamico che può variare in
determinate circostanze: per esempio uno ha un'infezione, prende un virus, a questo punto il sistema immunitario
richiama una produzione maggiore di globuli bianchi, in particolar modo nel caso di virus parliamo di globuli bianchi di
tipo linfocitario che ci difendono dai virus (mentre invece i neutrofili sono più per le difese contro batteri e contro
elementi micotici, funghi). Per riassumere diremo che, la finalità di questo processo è quella di assicurare la costante
produzione giornaliera di cellule mature del sangue periferico sia in condizione di omeostasi sia in risposta a particolari
situazioni di aumento della richiesta quali infezioni o perdite ematiche.

Gerarchia delle Cellule Staminali

Cellula
totipotente
Zigote
Cellula
pluripotente
Blastocisti
Cellule germina
Ectoderma
Cellula
multipotente
Endoderma
Mesoderma
Gastrula
Tutto il processo di differenziazione di queste cellule inizia da quella che
gerarchicamente parlando è la prima cellula, cioè la cellula totipotente che
è lo zigote. Possiamo definirla una cellula staminale in grado di dar luogo a
tutti gli elementi cellulari di cui è composto il nostro organismo.
Successivamente queste cellule assumono caratteristiche di pluripotenza,
cioè non danno luogo a tutti gli elementi costitutivi del nostro organismo,
ma alcuni daranno luogo a elementi dell'organismo, altri a elementi
placentari. Infine, dalle cellule pluripotenti abbiamo la formazione,
nell'embriogenesi, di cellule multipotenti che daranno luogo ai tessuti
embrionali, i quali sono l'ectoderma, l'endoderma e il mesoderma.
Quindi, le cellule staminali hanno una gerarchia proprio in base al fatto che
possano o meno essere committed (cioè commissionate) verso determinate
linee piuttosto che altre. Quindi: si parte dalle cellule totipotenti che
possono generare l'intero organismo, si passa poi alle cellule pluripotenti e
poi alle cellule multipotenti.
La nostra hematopoietic stem cell, quindi la cellula staminale che nel midollo poi sarà in grado di dar luogo a tutte le
cellule del sangue, è una cellula multipotente proprio perché non è in grado di dar luogo a tutti i tessuti ma solamente
al tessuto ematopoietico.
Man mano le cellule staminali vanno incontro a differenziazione perché lo scopo fondamentale della cellula staminale
è, quando richiesto, (poi vedremo attraverso quali meccanismi genetici e molecolari va incontro a differenziazione) di
differenziarsi e da quella che è una cellula multipotente si passa a cellule che possono dar luogo a delle linee cellulari:
per esempio, la common myeloid progenitor, cioè la cellula che darà luogo alla linea mieloide, e la common lynphoid
progenitor che è la cellula che dà luogo alla linea linfoide. Quindi già abbiamo questa prima differenziazione da una
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cellula che sta a monte multipotente, cioè una linea mieloide e una linea linfoide, dalla quale poi deriveranno tutte le
altre cellule del sangue.
Abbiamo poi delle cellule unipotenti, perché generano non più linee ma una singola linea cellulare, come ad esempio le
forming unit che formano la linea granulocitaria, la linea megacariocitaria, la linea eritroide; sono tutte cellule che sono
in grado poi di dar luogo alle singole linee cellulari, così da formare infine un granulocita, un eritrocita, una piastrina, un
megacariocita.

Potenziale delle Cellule Staminali

Tabella 2.2. Potenziale delle cellule staminali

ESC: Cellula Staminale Embrionale; iPSC: Induced Pluripotent Stem Cell; HSC: Cellula Staminale Ematopoietica
MSC: Cellula Staminale Mesenchimale; CMP: Progenitore Mieloide Comune; CLP: Progenitore Linfoide Comune
CFU-G: Unità Formante Colonie Granulopoietiche; CFU-M: Unità Formante Colonie Macrofagiche; BFU-E: Unit:
Formante Colonie Eritroidi; CFU-Mk: Unità Formante Colonie Megacariocitarie

Emopoiesi nell'Embriogenesi e nell'Adulto

L'ematopoiesi nell'embriogenesi inizia veramente presto perché inizia già intorno al 16º giorno dove abbiamo il sacco
vitellino che è interessato da processi di tipo ematopoietico. Poi questa cellula staminale migra in un'altra zona (si ritiene
che sia la zona aorto-gonadica) dove prosegue l'attività ematopoietica dell'embrione. Dopodiché, intorno alla 5°-6°
settimana di gestazione, abbiamo un'emopoiesi che si trasferisce al fegato. Quindi, già da questo si capisce che le cellule
staminali sono in grado di trasferirsi da un tessuto all'altro, o meglio da una regione dell'organismo all'altra, proprio in
virtù di questi segnali di membrana che presentano, i quali hanno la possibilità di farle accasare in una regione piuttosto
che un'altra.
@ placenta
L'emopoiesi dell'adulto inizia pressoché in età adulta, subito dopo la nascita, ed è
prevalente a livello del midollo osseo.
Anche la milza durante il periodo embrionale è un organo emopoietico, tant'è vero
yolk sac
dorsal aorta
che ci sono delle patologie dove anche da adulto ricomincia un'ematopoiesi anche
a livello splenico ed epatico e quindi abbiamo un ingrossamento sia del fegato che
vitelline arterial plexus
umbilical arteries
della milza: per esempio una patologia molto nota che può dare quest'emopoiesi
epatica e splenica è la beta-talassemia, la quale è una situazione in cui c'è una non
yolk sac
AGM
fetal liver
dorsal aorta
bone marrow
vitelline arterial plexus
efficiente emopoiesi (nel senso che l'emoglobina che viene prodotta è
2.5-4
4-10
5
mainly
weeks of gestation
postnatal
un'emoglobina non sufficiente), per cui rimane comunque lo stimolo midollare a un
aumento della produzione in quanto c'è un'anemia (essendoci un'anemia, il midollo deve produrre il più possibile globuli
rossi), a questo punto vengono utilizzate anche delle sedi di ematopoiesi extra-midollare, che sono per esempio fegato
e milza oppure anche le ossa, in questo caso dove normalmente si svolge l'emopoiesi, però nel talassemico non curato
diventano sedi di emopoiesi ipertrofica: si veda un talassemico degli anni '60 in Sardegna o degli anni attuali in Iraq in
certi villaggi rurali piuttosto arretrati, da dove arrivano da noi per fare il trapianto del midollo bambini con bozze frontali
e con la classica facies talassemica, midollo ipertrofico, milze enormi e quant'altro. Questo è un quadro che da noi non
si vede più: ormai un bambino talassemico che nasce adesso ha un'aspettativa di vita paragonabile a un suo pari, proprio
per via dell'ottima terapia di tipo supportivo che è presente adesso.
Una volta che l'emopoiesi si sposta al midollo, successivamente nell'età adulta dopo la nascita, i principali siti di
emopoiesi sono le vertebre, lo sterno, le costole, il femore e la tibia (quindi fondamentalmente ossa lunghe). Si troverà
il midollo osseo soprattutto a livello della spongiosa di queste ossa che abbiamo menzionato.
È importante sottolineare che nella regione iliaca posteriore c'è una sorta di promontorio che si chiama spina iliaca, il
quale costituisce il repere da cui noi facciamo l'aspirato di midollo: si entra per via percutanea con un ago all'interno di
questa cresta iliaca postero-superiore; mentre per i bambini molto piccoli l'accesso avviene a livello sternale (nell'adulto
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è rarissimo un accesso sternale, magari nei grandi obesi in cui diventa impossibile raggiungere la cresta iliaca del bacino,
però in genere non piace l'accesso sternale perché sotto c'è il cuore quindi se si può evitare è meglio).

Differenziazione delle Cellule Staminali

La cellula staminale è una cellula che è chiamata, quando è necessario, a differenziarsi verso le cellule più committed,
delle cellule che devono svolgere un determinato compito. Se questo avvenga in maniera casuale oppure, per esempio,
da cellula staminale si originano due cellule committed, oppure da una cellula staminale una cellula committed e una
cellula staminale, oppure da una cellula staminale due cellule staminali (in questo caso è quando è richiesta
un'espansione delle cellule staminali), non è chiarissimo; perché ancora il capitolo delle cellule staminali e della nicchia
ematopoietica è in corso di studio, di approfondimento, però in linea di massima possiamo avere delle divisioni che sono
asimmetriche o simmetriche:

• nella divisione asimmetrica da una cellula staminale deriva un'altra cellula staminale e un'altra cellula che,
  invece, è destinata a prendere un percorso di differenziamento;
• da una divisione simmetrica, invece, possono derivare o due cellule destinate a differenziarsi o altre due cellule
  staminali nel caso si debba mantenere un comparto staminale.

Fonti di Cellule Staminali CD34+

FONTI DI CELLULE STAMINALI
CELLULE STAMINALI CD34 +
È possibile "acchiappare" la cellula staminale sia dal midollo che dal sangue
periferico, in quanto ha una carta d'identità di riconoscimento molto importante
che è una glicoproteina transmembrana (che ha dei domini anche all'interno della membrana) e che viene siglata con il
termine CD34, il quale è fondamentale perché ci dice che siamo di fronte a una cellula staminale.
Prima di un trapianto o di un autotrapianto di midollo osseo noi diciamo al centro trasfusionale che deve fare l'aferesi
delle cellule staminali che ci servono almeno 2 o 3 x 106 cellule staminali CD34+ per ogni kg di paziente (il pz può pesare
diversamente e quindi la quantità di cellule staminali che noi dobbiamo infondere dipende dal peso del pz). Una volta
che è stata fatta l'aferesi delle cellule staminali (questo avviene così come quando si va a fare una donazione di sangue,
di piastrine: si attacca a una macchina da una parte e dall'altra e, in questo caso, anziché trattenere piastrine o emazie,
si trattengono cellule CD34+ perché ci sono gli anticorpi specifici che vanno a legarsi all'antigene CD34 e trascinano le
cellule verso il basso per un meccanismo di gravità), alla fine ci ritroviamo il buffy dove ci sono tante di queste cellule
staminali che contiamo e che poi costituiscono la base del trapianto di midollo sia auto che allogenico.

Prelevamento di Cellule Staminali

Queste cellule staminali si trovano in diverse fonti:

• la fonte in assoluto più remunerativa e con più cellule staminali ovviamente è il midollo osseo, dove dall'1 al
  3% delle cellule del midollo osseo sono cellule staminali. Quindi, quando a noi è chiesto di fare un trapianto di
  midollo prelevando midollo osseo nel donatore, tutto sommato non dobbiamo somministrare al donatore di
  midollo dei farmaci per stimolare la crescita delle cellule staminali proprio perché nel midollo ce ne sono a
  sufficienza. Quindi, in questo caso in anestesia generale si preleva un quantitativo adeguato di midollo (circa
  800 ml/1 l a seconda del peso del pz) che sarà molto ricco di cellule staminali. Al donatore, nel caso del prelievo
  di midollo osseo, non è richiesta alcuna stimolazione farmacologica.
  (Il prof invita a iscriversi al registro dei donatori di midollo osseo). L'iscrizione funziona così: prima dei 35 anni si può fare
  l'iscrizione, viene fatto un primo test con un prelievo di DNA buccale e si viene tipizzati dal punto di vista del DNA del
  sistema HLA e questi dati finiscono in un registro internazionale; nel momento in cui c'è un pz che potenzialmente è
  compatibile con chi si è iscritto, allora il donatore viene richiamato e a quel punto viene fatta l'idoneità, cioè attraverso
  esami di sangue viene effettivamente chiarito se il donatore è perfettamente compatibile e può donare le cellule staminali
  al ricevente.
• La maggior parte dei trapianti, però, ormai si fa da cellule staminali che vengono ottenute da sangue periferico.
  L'indicazione delle cellule staminali midollari l'abbiamo solo in alcune patologie: per esempio nel trapianto per
  la talassemia usiamo midollo, così come nel trapianto per l'aplasia midollare; invece in tutte le altre patologie,
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