Malattie del sangue (sistema emopoietico) anemie, leucopenia, leucocitosi

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1 Malattie del sangue (sistema emopoietico) anemie, leucopenia, leucocitosi

2 Componenti del sangue

3 Sviluppo dell emopoiesi 3 a settimana 3 o mese Sacco vitellino (isolotti emopoietici) fegato 9 o mese midollo Adulto MO rosso (vertebre, coste, sterno, ossa piatte craniche, episifi ossa lunghe)

4 Schema dell emopoiesi 1% delle cellule mononucleate del MO

5 I globuli rossi Formatisi 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).

6 I globuli rossi 4-5 milioni / mm milioni / mm 3 Hb: 12,0-16,0 g/dl per le donne; 13,2-17,5 g/dl per gli uomini. Un GR contiene ca 250x10 6 molecole di Hb; ogni Hb può legare 4 molecole di O 2. 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).

7 Emocateresi I 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%)

8 Malattie del sangue (sistema emopoietico) Le malattie del sangue riguardano eritrociti, leucociti, e piastrine, sia isolatamente che in associazione. Alterazioni più frequenti Globuli Rossi: anemie, riduzione della concentrazione di emoglobina (Hb) circolante Leucociti (linfociti e granulociti): malattie tumorali Piastrine: disordini della coagulazione

9 Anemie 1) Identificazione della condizione (>10%) Emoglobina (Hb( Hb) Numero dei globuli rossi Ematocrito (Hct( Hct) 2) Ricerca della causa Perdita (emorragia) Distruzione aumentata (emolisi) Produzione ridotta o difettosa

10 Ematocrito VN = ca. 45%; Hb = g/100 ml 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. Procedura: 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.

11 CLASSIFICAZIONE PATOGENETICA DELLE ANEMIE 1) Perdita di sangue 1.1 Acuta (traumi) 1.2 Cronica (patologie gastrointestinali e ginecologiche) 2) Aumentata distruzione di GR 2.1 Anomalie intraglobulari (ereditarie) Sferocitosi Deficit enzimatici (Glicolisi: piruvato-chinasi; Shunt: G6DP, GSH sintetasi) Alterazioni sintesi Hb: Emoglobinopatie (Sindromi falcemiche) 2.2 Anomalie extraglobulari Da anticorpi (patologia trasfusionale, MEN) Da danno meccanico, e in corso di infezioni 3) Insufficiente o difettosa produzione di GR 3.1 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)

12 Sintomi comuni in molte forme di anemia Facile stancabilità Difficoltà di concentrazione Vertigini Tachicardia, in particolare sotto esercizio fisico Tachipnea e cefalea, in particolare sotto esercizio fisico Pallore cutaneo Crampi arti inferiori Insonnia

13 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

14 Per una corretta biosintesi e funzionalità dell emoglobina sono necessarie tre componenti: 1) Fe, 2) biosintesi del gruppo 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

15 Il ferro ha una funzione essenziale nel metabolismo, legata alla capacità di acquistare e perdere elettroni. 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. a d Il controllo dei livelli di ferro è regolato 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 attività eritropoietica. L eliminazione del Fe avviene solo con la perdita di cellule che lo contengono (cellule della mucosa, ca. 1 mg/giorno) = Bilancio all equilibrio!

16 Omeostasi sistemica del Fe, ed eccesso di Fe Il Fe della dieta (1-2 mg/die) è assorbito 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 quantità superiore alla capacità di trasporto di Tf, l eccesso di Fe viene depositato nei tessuti parenchimali (6).

17 Trasporto del ferro negli enterociti - Riduzione del Fe(III) a Fe(II) (ferroreduttasi 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.

18 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.

19 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.

20 Iron Distribution in Healthy Young Adults (mg) Pool Total Men 3450 Women 2450 Hemoglobin Myoglobin Enzymes Ferritin, hemosiderin Functional Storage 2100 (61%) 300 (8%) (29%)

21 Parametri di valutazione del metabolismo del ferro Sideremia: concentrazione di Fe circolante (legato a TF), µg/dl Capacità totale di legare il Fe (TIBC), µg/dl Ferritinemia

22 Le anemie da carenza di Ferro La velocità di perdita (o quella di utilizzazione) supera quella di assimilazione! 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

23 Le principali cause di anemia da carenza di Fe Aumentato fabbisogno (gravidanza, periodi di rapida crescita) Perdita di Fe (emorragie acute e croniche, specie GE e GU, emolisi intravascolare, mestruazioni) Diminuito apporto di Fe Diminuito apporto di Fe (diete povere di carne, anziani, indigenti)

24 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 EPO 2) anomalie nella utilizzazione del Fe (iposideremia, ma ferritina normale e TF ridotta)

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

26 Anemie megaloblastiche 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%).

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

28 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, alcol Aumento fabbisogno: gravidanza e accrescimento

29 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

30 Le anemie emolitiche (riduzione della durata della vita dei GR, < 100 gg) Anomalie intraglobulari (ereditarie ereditarie) -Sferocitosi ereditaria -Deficit enzimatici (Glicolisi: piruvato- chinasi; Shunt: G6DP, GSH sintetasi) -Alterazioni sintesi Hb: Emoglobinopatie (Sindromi falcemiche) Anomalie extraglobulari (malattie( secondarie malattie secondarie) -Da anticorpi (patologia trasfusionale, MEN) -Da danno meccanico e in corso di infezioni

31 Sferocitosi ereditaria Malattia autosomica dominante dovuta ad alterazioni di proteine che ancorano la membrana al citoscheletro, e determinano alterazioni meccanicometaboliche 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.

32 Deficit enzimatici (glucosio-6 fosfato deidrogenasi) 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). Via degli esoso-monofosfati, e produzione del NADPH necessario per ridurre il glutatione

33 Deficit enzimatici (glucosio-6 fosfato deidrogenasi) Patogenesi Alcune 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)

34 Emoglobinopatie qualitative (sindromi falcemiche) L Hb è composta da quattro subunità proteiche globulari. Ogni subunità contiene una molecola eme (anello porfirinico che circonda un atomo di Fe, che è capace di legarsi reversibilmente all ossigeno).

35 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. 2 Geni α sul cromosoma 16 1 gene β, γ, e δ, sul cromosoma 11

36 Struttura dell emoglobina 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 mutazioni modificano la struttura delle catene globiniche, determinandosi così le Emoglobinopatie qualitative alcune centinaia di varianti, 90% con mutazioni per sostituzione di base e cambiamento di un singolo aa in una catena globinica

37 Emoglobina S (HbS) e anemia falciforme 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

38 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, HbF Talassemia 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)

39 Anemia falciforme 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 = gg 2) Ostruzione dei capillari, e ischemia (polmoni, reni, fegato, ossa, cute, milza )

40 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, HbF Talassemia 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 Hb feto HbA (α2β2) HbA2 (α2δ2) HbF (α2γ2)

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

42 α talassemia 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 γ determinano anemia ed emolisi gravissime.

43 β Talassemia Mutazioni a carico dei geni β possono produrre assenza (β 0 ) o diminuzioni di catene β (β+). Essendoci 2 alleli β, sono possibili tre condizioni genetiche: -eterozigosi (β 0 β, β+β) -omozigosi (β 0 β 0, β+ β+) -doppia eterozigosi (presenza di due alterazioni diverse)

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46 β talassemia forme cliniche Talassemia minor, o tratto β talassemico: situazione asintomatica con microcitosi e ipocromia, anemia lieve (eterozigosi β+ β). Talassemia major, o morbo di Cooley: forma più grave (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

47 Leucopenia, leucocitosi Leucopenia diminuzione 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. Leucocitosi aumento 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.