anemie, leucopenia, leucocitosi

Malattie del sangue(sistema emopoietico)Malattie del sangue(sistema emopoietico)

Componenti del sangue

Sviluppo dell’emopoiesi

Sacco vitellino (isolotti emopoietici)

3o mese

9o mese

MO rosso (vertebre, coste, sterno, ossa piatte craniche, episifi ossa lunghe)Adulto

fegato

3a settimana

midollo

Schema dell’emopoiesi

1% delle cellule mononucleate del MO

I globuli rossiFormatisi negli isolotti eritropoietici del midollo, i GR entrano in circolo attraverso piccole fenestrature dei sinusoidi midollari

GR in un sinusoide (1); adipociti (2); megacariocita (3).

Adipociti (1); megacariocita (2); cellula staminale (3).

Non hanno mitocondri, e producono ATP mediante glicolisi anaerobia; l’ATP è usato principalmente per la funzione delle pompe cationiche.

Ca il 10% del glucosio viene utilizzato per produrre GSH (enzima chiave: G6P-deidrogenasi).

4 - 5 milioni / mm3

5 - 6 milioni / mm3

Hb: 12,0 - 16,0 g/dL per le donne; 13,2 - 17,5 g/dL per gli uomini.

Un GR contiene ca 250x106

molecole di Hb; ogni Hb può legare 4 molecole di O2.

I globuli rossi

EmocateresiI GR hanno una vita media di 120 gg. In circolo, attraversano la polpa rossa della milza (considerato come ambiente extravascolare), dove vengono sottoposti a:

1) stress anatomico-metabolico

2) ispezione da parte di macrofagi

3) fagocitosi di GR vecchi o con anomalie di membrana (emolisi extravascolare, 90%; intravascolare, 10%)

Malattie del sangue(sistema emopoietico)

Le malattie del sangue riguardano eritrociti, leucociti, e piastrine, sia isolatamente che in associazione.

Globuli RossiGlobuli Rossi: anemie, riduzione della concentrazione di emoglobina (Hb) circolanteLeucocitiLeucociti (linfociti e granulociti): malattie tumoraliPiastrinePiastrine: disordini della coagulazione

Alterazioni piAlterazioni piùù frequentifrequenti

Ricerca della causaRicerca della causa

Perdita (emorragia)Perdita (emorragia)

Distruzione aumentata (emolisi)Distruzione aumentata (emolisi)

Produzione ridotta o difettosaProduzione ridotta o difettosa

2)

Identificazione della condizioneIdentificazione della condizione

Ematocrito (Ematocrito (HctHct))

Emoglobina (Emoglobina (HbHb))

Numero dei globuli rossiNumero dei globuli rossi

1)

(>10%)

Anemie

Procedura:

Ematocrito

Quando il sangue eparinizzato (l’eparina è un anticoagulante) viene centrifugato, i GR si posizionano sul fondo della provetta, mentre il plasma si stratifica in alto (liquido chiaro). Il rapporto fra volume dei GR e volume totale del sangue viene chiamato ematocrito.

Con una goccia di sangue proveniente dal dito si tocca l’estremità di una provetta capillare eparinizzata. Per l’azione capillare, la provetta viene riempita per ¾. L’estremità contenente il sangue viene sigillata, e il capillare viene inserito in un’apposita centrifuga.

VN = ca. 45%; Hb = 14-16 g/100 ml

1) Perdita di sangue1.1 Acuta (traumi)

1.2 Cronica (patologie gastrointestinali e ginecologiche)

2) Aumentata distruzione di GR2.1 Anomalie intraglobulari (ereditarie)

2.1.1 Sferocitosi

2.1.2 Deficit enzimatici (Glicolisi: piruvato-chinasi; Shunt: G6DP, GSH sintetasi)

2.1.3 Alterazioni sintesi Hb: Emoglobinopatie (Sindromi falcemiche)

2.2 Anomalie extraglobulari

2.2.1 Da anticorpi (patologia trasfusionale, MEN)

2.2.2 Da danno meccanico, e in corso di infezioni

3) Insufficiente o difettosa produzione di GR3.1 Alterazioni delle cellule staminali (a. aplastica)

3.2 Deficit B12 e Ac. Folico (a. macrocitiche megaloblastiche)

3.3 Deficit sintesi emoglobina (eme, Fe; globina, talassemie)

CLASSIFICAZIONE PATOGENETICA DELLE ANEMIE

Facile stancabilitàDifficoltà di concentrazioneVertigini Tachicardia, in particolare sotto esercizio fisicoTachipnea e cefalea, in particolare sotto esercizio fisicoPallore cutaneoCrampi arti inferioriInsonnia

Sintomi comuni in molte forme di anemia

Le più frequenti forme di anemia in patologia umana

• Anemie da carenza di ferro

• Anemie delle malattie croniche

• Anemie macrocitiche megaloblastiche, da carenza di folato e carenza di vit. B12

• Emoglobinopatie qualitative (sindromi falcemiche), e quantitative (sindromi talassemiche)

• Anemie emolitiche

Per una corretta biosintesi e funzionalità dell’emoglobina sono necessarie tre componenti: 1) Fe, 2) biosintesi delgruppo eme, e 3) presenza di catene globiniche normali.

Qualsiasi alterazione 1-3 determina una ridotta sintesi di Hb, con un quadro morfologico di anemia ipocromica, spesso microcitica.

a) anemia ipocromica

b) quadro normale

a b

Il ferro ha una funzione essenziale nel metabolismo, legata alla capacità di acquistare e perdere elettroni.

Il controllo dei livelli di ferro èregolato dall’equilibrio fra assunzione e deposito, non essendo noti ad oggi sistemi regolati di escrezione.

Assorbito con la dieta (ca 1 mg/giorno, 10% del Fe presente nel cibo) nel tratto duodeno-digiunale; la percentuale di assorbimento può aumentare fino al 20% quando diminuisce il Fe corporeo totale e quando aumenta l’attivitàeritropoietica. L’eliminazione del Fe avviene solo con la perdita di cellule che lo contengono (cellule della mucosa, ca. 1 mg/giorno) = Bilancio all’equilibrio!

Tale proprietà è utilizzata per il funzionamento della emoglobina, mioglobina, citocromi, ed alcuni enzimi. Per contro, la stessa proprietà può determinare il trasferimento di elettroni all’ossigeno, con formazione di ROS.

ad

Omeostasi sistemica del Fe, ed eccesso di Fe

Il Fe della dieta (1-2 mg/die) èassorbito a livello duodenale (1), ed esportato nel plasma dove si lega alla transferrina, Tf (2). Il complesso Tf-Fe(III) viene rilasciato ai tessuti, principalmente ai reticolociti, e il Fe è incorporato nell’eme (3). I GR vecchi sono fagocitati dai macrofagi (4) che degradano Hb e riciclano il Fe che si associa alla Tf nel plasma (20-30 mg/die) (5).

Quando il Fe è assorbito o rilasciato nel plasma in quantitàsuperiore alla capacità di trasporto di Tf, l’eccesso di Fe viene depositato nei tessuti parenchimali (6).

12

34

5

6 6

- Riduzione del Fe(III) a Fe(II) (ferro-reduttasi DCYTB), e trasporto intracitoplasmatico del Fe(II) (DMT1)

- Associazione del Fe(II) alla ferritina (deposito)

- Spostamento (ferroportina) sulla superficie basale, e ossidazione a Fe(III) da parte di una ossidasi di membrana.

Trasporto del ferro negli enterociti

La Tf è sintetizzata dal fegato, retina, testicolo, e cervello. A pH neutro (sangue) lega due Fe(III) in presenza di carbonato.

Normalmente, solo il 20-30% della Tf circolante contiene Fe; il resto (apotransferrina) è disponibile per chelare il Fe(III). Ciò consente da un lato di indirizzare il Fe alle cellule provviste di recettori per Tf, e dall’altro di limitare la capacità del Fe di concorrere alla generazione di specie ossidanti.

Endocitosi del complesso Tf-Fe(III)-TfR

Vescicola di trasporto formata con proteine clathrin

L’endosoma viene acidificato da una H+-ATPasi (non mostrata), il Fe(III) viene rilasciato e ridotto a Fe(II) dalla reduttasi STEAP3.

Il Fe(II), trasportato fuori dall’endosoma da DMT1, viene associato a Hb nei reticolociti e a ferritina in altre cellule.

4001000(29%)

Ferritin, hemosiderinStorage

5050Enzymes

250300(8%)

Myoglobin

17502100(61%)

HemoglobinFunctional

24503450TotalWomenMenPool

Iron Distribution in Healthy Young Adults (mg)

Parametri di valutazione del metabolismo del ferro

• Sideremia: concentrazione di Fe circolante (legato a TF), 50-150 µg/dL

• Capacità totale di legare il Fe (TIBC), 230-390 µg/dL

• Ferritinemia

Progressivamente, si assiste a:

1)Deplezione delle riserve: (diminuisce la ferritina circolante, la sideremia e la TIBC sono normali)

2)Fase di eritropoiesi in carenza di Fe: (ferritina e sideremia ridotte, aumento della TIBC); Hb normale fino a quando la sideremia è > 50 µg/dL)

3)Fase anemica: riduzione Hct, Hb, microcitosi ipocromica

Le anemie da carenza di Ferro

La velocità di perdita (o quella di utilizzazione) supera quella di assimilazione!

Le principali cause di anemia da carenza di Fe

•• Aumentato fabbisognoAumentato fabbisogno (gravidanza, periodi di rapida crescita)

•• Perdita di FePerdita di Fe (emorragie acute e croniche, specie GE e GU, emolisi intravascolare, mestruazioni)

•• Diminuito apporto di FeDiminuito apporto di Fe (diete povere di carne, anziani, indigenti)

Anemie delle malattie croniche

Forma comune di anemia nei pazienti ospedalizzati con infezioni croniche, neoplasie, traumi.Causa multifattoriale:1) citochine infiammatorie(IL-1, IFNα) diminuiscono la produzione o la risposta alla EPO2) anomalie nella utilizzazione del Fe(iposideremia, ma ferritina normale e TF ridotta)

Anemie megaloblastiche(macrocitiche)

Nel midollo e nel sangue periferico ci sono cellule più grandi della norma (megaloblasti e macrociti), con maturità citoplasmatica superiore a quella nucleare; i neutrofili sono ipersegmentati.

a b

c

(a) GR normali; (b) macrociti; (c) neutrofilo ipersegmentato

Cause: carenza di B12, carenza di folato, uso di farmaci inibenti la sintesi di DNA.

Meccanismo: Una ridotta sintesi di DNA (purine), che coinvolge tutte le cellule a rapida proliferazione (precursori emopoiesi, e epitelio GE), determina una asincronia nucleo-citoplasmatica, con presenza di megaloblasti nel midollo e macrociti nel sangue periferico.

I megaloblasti sono eliminati nel midollo (aumento della eritropoiesi inefficace oltre il vn di ca. 10%).

Anemie megaloblastiche

La vitamina B12 èpresente nella carne e nei latticini; il fabbisogno = 2.5 µg/giorno

Cause di carenza di vit. B12 e di ac. folico

B12 Alterato assorbimento: gastrite cronica atrofica (tipo A) (= anemia perniciosa), morbo di Crohn con interessamento dell’ileo

Ac Folico Alterato assorbimento: vedi B12, alcolAumento fabbisogno: gravidanza e accrescimento

Le anemie emolitiche(riduzione della durata della vita dei GR, < 100 gg)

Caratteri generali

- Iperplasia eritroide del midollo- Aumento della bilirubina non coniugata(ittero)- Splenomegalia

••Anomalie Anomalie intraglobulariintraglobulari ((ereditarieereditarie))-Sferocitosi ereditaria-Deficit enzimatici (Glicolisi: piruvato-chinasi; Shunt: G6DP, GSH sintetasi)-Alterazioni sintesi Hb: Emoglobinopatie(Sindromi falcemiche)

••Anomalie extraglobulari (Anomalie extraglobulari (malattie secondariemalattie secondarie))-Da anticorpi (patologia trasfusionale, MEN)-Da danno meccanico e in corso di infezioni

Le anemie emolitiche(riduzione della durata della vita dei GR, < 100 gg)

Sferocitosi ereditaria

Malattia autosomica dominantedovuta ad alterazioni di proteine che ancorano la membrana al citoscheletro, e determinano alterazioni meccanico-metaboliche dei GR

- Spectrina (25%)- Anchirina (50%)- Proteina 3 (25%)

Patogenesi: La forma sferica e la struttura rigida dei GR ne ostacolano il passaggio splenico, riducendone la durata della vita.

Via degli esoso-monofosfati, e produzione del NADPH necessario per ridurre il glutatione

Il difetto più comune è un’anomalia del gene della G6PD (cromosoma X), di cui si conoscono tre varianti: Tipo A (africano); Tipo Mediterraneo (forma più grave, Sardegna); Tipo orientale (Cina).

Deficit enzimatici (glucosio-6 fosfato deidrogenasi)

PatogenesiAlcune ore dopo uno stress ossidativo, si sviluppa una crisi emolitica che interessa i GR più vecchi.

Cause-Infezioni virali e batteriche (meccanismo non chiaro)

-Farmaci (sulfamidici e antimalarici)

-Tossine ossidanti (glicosidi contenuti nelle fave, favismo)

Deficit enzimatici (glucosio-6 fosfato deidrogenasi)

L’Hb è composta da quattro subunitàproteiche globulari. Ogni subunità contiene una molecola eme (anello porfirinico che circonda un atomo di Fe, che ècapace di legarsi reversibilmente all’ossigeno).

Emoglobinopatie qualitative(sindromi falcemiche)

2 Geni α sul cromosoma 16

1 gene β, γ, e δ, sul cromosoma 11

Tipi di emoglobina

Forme fisiologiche di emoglobina:

HbA, α2β2, è l'Hb fisiologica dell'adulto (97%).

HbA2, α2δ2, Hb dell'adulto presente in bassissime quantità (2%).

HbF, α2γ2, forma fetale.

La struttura dell’Hb garantisce:

1) La solubilità della molecola all’interno del GR nelle diverse condizioni di ossigenazione)

2) L’affinità per l’ossigeno

Tali caratteristiche variano quando mutazionimodificano la struttura delle catene globiniche, determinandosi così le

Emoglobinopatie qualitativealcune centinaia di varianti, 90% con mutazioni per sostituzione di base e cambiamento di un singolo aa in una catena globinica

Struttura dell’emoglobina

Una mutazione determina la sostituzione dell’ac. Glutammico (catene β, posizione 6) con valina.

Condizione di eterozigosi (tratto falcemico): 30% popolazione africana, 8% neri USA

Ossigenazione normale Ossigenazione bassa

Emoglobina S (HbS) e anemia falciforme

Hb adulto: HbA (α2β2)

HbA2 (α2δ2)

Hb feto: HbF (α2γ2)

2 Geni α, cromosoma 16

1 gene βγδ, cromosoma 11

Talassemie: Malattie autosomiche recessive dovute a difetti nella sintesi della globina

Talassemia α: difetto di sintesi delle catene α, e difetto di produzione di HbA, HbA2, HbFTalassemia β: difetto di sintesi delle catene β, e difetto di produzione di HbA, con aumento di HbA2, HbF(per aumento compensatorio di α, β, e γ)

Patogenesi e manifestazioni cliniche principali

La falcizzazione determina due conseguenze principali, soprattutto nella condizione di omozigosi:

1)Anemia emolitica grave (Hct 18-30%), vita media GR = 10-15 gg

2) Ostruzione dei capillari, e ischemia (polmoni, reni, fegato, ossa, cute, milza…)

Anemia falciforme

Talassemie: Malattie autosomiche recessive dovute a difetti nella sintesi della globina

Talassemia α: difetto di sintesi delle catene α, e difetto di produzione di HbA, HbA2, HbFTalassemia β: difetto di sintesi delle catene β, e difetto di produzione di HbA, con aumento di HbA2, HbF (per aumento compensatorio di α, δ, e γ)

Hb adulto HbA (α2β2)

HbA2 (α2δ2)

Hb feto HbF (α2γ2)

In funzione del tipo e dell’entità del difetto genetico, i quadri clinici sono variabili: da condizioni asintomatiche a condizioni che determinano la morte intrauterina del feto.

Sono le più comuni malattie geneticamente determinate, distribuite nei paesi mediterranei e nel sud-est asiatico.

Talassemie

La malattia è causata da delezioni dei geni delle catene α, e la gravità dipende dal numero dei geni deleti (1-4).

1/4 = eterozigote silente, anomalie assenti.2/4 = tratto talassemico (microcitosi con ipocromia, anemia emolitica non significativa)3/4 = malattia da HbH; per eccessiva produzione di catene β si formano tetrameri β che precipitano; anemia ipocromica con emolisi moderatamente grave.4/4 = idrope fetale, tetrameri γdeterminano anemia ed emolisi gravissime.

α talassemia

β Talassemia

Mutazioni a carico dei geni βpossono produrre assenza (β0) o diminuzioni di catene β(β+).

Essendoci 2 alleli β, sono possibili tre condizioni genetiche: -eterozigosi (β0 β, β+β)

-omozigosi (β0 β0 , β+ β+)

-doppia eterozigosi (presenza di due alterazioni diverse)

Talassemia minor, o tratto β talassemico: situazione asintomatica con microcitosi e ipocromia, anemia lieve (eterozigosi β+ β).

Talassemia major, o morbo di Cooley: forma piùgrave (omozigosi o doppia eterozigosi) di anemia emolitica congenita. I segni clinici compaiono a 6 mesi dalla nascita (switch HbF > HbA) (grave anemia, ritardo dello sviluppo, epatosplenomegalia, alterazioni ossee da eritropoiesi compensativa; la necessità di trasfusioni continue (e l’aumentato assorbimento intestinale di Fe stimolato dall’eritropoiesi) determinano lesioni da accumulo di Fe al fegato, al pancreas e al cuore.

Talassemia intermedia: segni moderati di anemia, non alterazioni della crescita e sviluppo

β talassemia – forme cliniche

Leucopenia, leucocitosi

Leucopeniadiminuzione assoluta del n. dei globuli bianchi circolanti; è un reperto occasionale in condizioni di flogosi cronica in pazienti con malnutrizione e/o malattie croniche debilitanti.

Leucocitosiaumento del n. dei globuli bianchi circolanti, usuale in infiammazione acuta (neutrofilia con PMN a banda). La leucocitosi è determinata da citochine di derivazione macrofagica che promuovono il rilascio di PMN dal midollo; macrofagi e cellule T poi producono citochine (CSFs) che stimolano la proliferazione di precursori midollari. Le infezioni virali, diversamente da quelle batteriche, sono caratterizzate da linfocitosi.