Evoluzione dell ateroma

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1 Aterosclerosi L aterosclerosi è una patologia delle arterie, principale causa di malattie cardiovascolari nei paesi più industrializzati. E caratterizzata dall accumulo di lipidi ed elementi fibrosi nella parete dei vasi arteriosi (ateroma).

2 Evoluzione dell ateroma Strie lipidiche compaiono precocemente (15-20 anni) Monociti/macrofagi passano attraverso l endotelio nell intima e fagocitano colesterolo e i suoi esteri. Fibrocellule muscolari della tonaca sottostante proliferano e contribuiscono all ispessimento della parete con la deposizione di fibrina e matrice connettivale. Placca fibrosa struttura rilevata nel lume del vaso costituita da Fibrocellule muscolari in proliferazione Macrofagi ripieni di grasso fagocitato Linfociti Ateroma caratterizzato dalla comparsa di un core necrotico con detriti cellulari e depositi di calcio. Formazione di trombi - per perdita del rivestimento endoteliale e attivazione di fenomeni coagulativi Emorragia per rottura dei vasi neoformati Ulcerazione per il ridotto apporto di O 2 e di nutrienti.

3 Evoluzione dell ateroma Cellule Schiumose Strie Lipidiche Lesione Intermedia Ateroma Placca Fibrosa Lesione/rottura complicata Disfunzione endoteliale Prima decade Dalla terza decade Dalla quarta decade Crescita dovuta principalmente all accumulo di lipidi Muscolo liscio e collagene Trombosi

4 Localizzazione delle lesioni aterosclerotiche Le lesioni aterosclerotiche interessano principalmente le arterie di maggior calibro e si localizzano preferenzialmente nei punti di biforcazione dove, turbolenze del flusso creano condizioni favorenti lo sviluppo della placca.

5 Ruolo dell endotelio

6 Fattori di rischio Fattori genetici è una malattia multifattoriale, esistono forme a modalità di trasmissione mendeliana. Ipercolesterolemia familiare (dominante) in cui mutazioni nel gene per il recettore delle LDL determina elevati livelli plasmatici di LDL/VLDL. Età è tipicamente una patologia dell età avanzata. Sesso prevalenza del sesso maschile che si riduce con la menopausa femminile L estrogeno ha proprietà anti-aterogeniche modificando i livelli di lipoproteine plasmatiche. Dieta ipercalorica e ricca in grassi. Attività fisica Fumo di sigaretta Iperlipidemia i livelli di lipidi associati a proteine (lipoproteine) circolanti rappresentano uno dei principali fattori predisponenti. Ipertensione l aumento della pressione arteriosa favorisce alterazioni del flusso, tra le cause che innescano lo sviluppo della placca aterosclerotica. Diabete mellito nella fase di scompenso metabolico è un importante fattore di rischio.

7 Trasporto dei lipidi nel sangue (1)

8 Trasporto dei lipidi nel sangue (2) Assorbimento intestinale e trasporto dei lipidi esogeni a tessuti e fegato La lipasi lipoproteica (secreta dagli adipociti e c. muscolari sotto stimolo insulinico) si lega ai proteoglicani dell endotelio dei vasi e agisce idrolizzando i trigliceridi che sono assorbiti dai tessuti (adiposo muscolare) I remnants tramite uno specifico recettore per Apo E, sono captati dal fegato. Il colesterolo esogeno e utilizzato nella sintesi di ac. Biliari, membrane cellulari, immeso in altre lipoproteine secrete dal fegato.

9 Trasporto dei lipidi nel sangue (3) La sintesi endogena di lipoproteine si realizza nel fegato a partire da ac. grassi e colesterolo legati a remnants, LDL e IDL. I lipidi sono assemblati con Apo B100 e fosfolipidi nelle VLDL e secreti in circolo. In circolo, la LPL e la TGLE (lipasi epatica dei TG) concorrono al rilascio degli ac. grassi utilizzati dai tessuti ( IDL-> LDL). Le VLDL sono la principale classe di lipopropteine secrete dal fegato. Pressoché tutti i tessuti hanno il recettore per Apo B100 che consente l internalizzazione delle LDL e l utilizzo del colesterolo (s. ormoni, s. membrane, ecc.)

10 Trasporto dei lipidi nel sangue (4) Il colesterolo in eccesso viene rimosso dai tessuti tramite le HDL (trasporto inverso del colesterolo). Le HDL sono sintetizzate dal fegato (e dall intestino). Raccolgono il colesterolo libero (membrane cellulari) e quello il eccesso di altre lipoproteine. La lecitina-colesterolo aciltrasferasi (LCAT epatica) si lega nel plasma alle HDL e esterifica il colesterolo. Le HDL sono captate a livello del fegato tramite il recettore SR-B1 che favorisce l internalizzazione selettiva degli esteri del colesterolo

11 Eziopatogenesi della lesione aterosclerotica (1)

12 Eziopatogenesi della lesione aterosclerotica (2)

13 Eziopatogenesi della lesione aterosclerotica (3)

14 Eziopatogenesi della lesione aterosclerotica (3)

15 Il sangue Il sangue è un tessuto a sostanza intercellulare liquida costituito da: Cellule ematiche (45%) Eritrociti (emazie, globuli rossi) Leucociti Polimorfonucleati (granulociti neutrofili, basofili, eosinofili) Linfociti Monociti Piastrine Plasma Acqua Proteine Nutrienti elettroliti Ormoni Cataboliti Al di fuori dei vasi il sangue coagula. Il siero è il plasma privato del fibrinogeno.

16 Esame emocromocitometrico E un esame di laboratorio fondamentale che valuta il numero totale e relativo delle cellule ematiche la cui variazione rispetto a valori di riferimento è di utile indirizzo diagnostico. Globuli rossi ( x10 6 /mm 3 M; x10 6 /mm 3 F) Globuli bianchi ( /mL) Piastrine ( /mL) Formula leucocitaria Neutrofili (40-60%) Eosinofili (0-3%) Basofili (0-1%) Linfociti (15-45%) Monociti (2-7%) Anomalie morfologiche Volume medio globulare degli eritrociti (MCV) (80-100mm 3 ) Concentrazione emoglobinica corpuscolare media (MCH) (27-34pg) Emoglobina corpuscolare media (MCHC) (31-36% per ml di sangue)

17 Emoglobina ed Ematocrito La concentrazione dell emoglobina (Hb) dipende sopratutto dal numero degli eritrociti gr./dl (maschio adulto) gr/dl (femmina adulta) L ematocrito (Hct) rappresenta il volume occupato dagli eritrociti rispetto al sangue intero % (maschio adulto) 37-48% (femmina adulta) Variabili che alterano gli intervalli di riferimento sono l età, il sesso, il luogo di residenza, il fumo, la gravidanza. Lo striscio periferico è un altro esame fondamentale nella valutazione ematologica, che fornisce informazioni sulla dimensione, morfologia e contenuto di emoglobina degli eritrociti, ma anche dei leucociti.

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19 L emopoiesi L emopoiesi è un complesso processo proliferativo-differenziativo che porta alla formazione degli elementi figurati del sangue. Si può distinguere una emopoiesi prenatale e una postnatale. L emopoiesi prenatale è a sua volta divisa in quattro fasi: mesoblastica, epatica, splenica, mieloide. Nella vita postnatale, ha luogo nel midollo osseo. Tutte le cellule del sangue originano da: Cellule staminali emopoietiche totipotenti L emopoiesi è regolata da numerose citochine (fattori di crescita emopoietici) che stimolano cellule bersaglio inducendone la proliferazione/differenziazione. Eritropoietici (eritropoietina per la produzione di globuli rossi) Mielomonocitari (granulociti e monociti) Magacariocitici (piastrine) Linfopoietici (linfociti)

20 Emopoiesi prenatale Inizia alla seconda settimana nel mesoderma del sacco vitellino (fase mesoblastica).. Verso la sesta settimana di vita intrauterina inizia la fase epatica. Gli eritrociti sono ancora nucleati e verso l ottava settimana compaiono i leucociti. Nel secondo trimestre inizia la fase splenica che insieme a quella epatica va avanti fino al termine della gravidanza. La fase mieloide inizia verso la fine del secondo trimestre e man mano che si sviluppa il sistema scheletrico, il midollo osseo assume un ruolo sempre più importante nella produzione di cellule ematiche. Il fegato (fase epatica) e la milza (fase splenica) non partecipano alla emopoiesi postnatale.

21 Emopoiesi postnatale: cellule staminali emopoietiche pluripotenti L emopoiesi postnatale avviene quasi esclusivamente nel midollo osseo. Tutte le cellule del sangue derivano da cellule staminali emopoietiche pluripotenti (PHSC) che sono circa lo 0,1% di tutte le cellule nucleate del midollo osseo Le PHSC oltre a mantenere la loro popolazione possono produrre due tipi di cellule staminali emopoietiche multipotenti (CFU-S e CFU-Ly) Il tipo CFU-S è precursore della linea mieloide: eritrociti, granulociti, monociti e piastrine Il tipo CFU-Ly è precursore delle cellule della linea linfoide (cellule B e T) Le cellule progenitrici che derivano dalle CFU sono unipotenti, cioè formano una sola linea cellulare Le cellule precursori che derivano dalle progenitrici perdono la capacità di autoriprodursi.

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24 Eritropoiesi Gli eritrociti come tutte le cellule del sangue sono soggetti ad un continuo turnover (v.m. 120 giorni). L eritropoiesi è la formazione dei globuli rossi. Ogni giorno deve essere sostituita una quantità di eritrociti pari all 1% della massa circolante. Tale produzione è resa possibile dalla presenza di due cellule progenitrici unipotenti derivanti dal tipo CFU-S Queste sono le BFU-E e le CFU-E dette unità eritrocitarie Il differenziamento è indotto dalla eritropoietina, un ormone glicoproteico prodotto principalmente dal rene. L eritropoietina ha un emivita di 6-9 ore e agisce legandosi a specifici recettori delle BFU-E che maturano in CFU-E e quindi in proeritroblati che daranno infine gli eritrociti maturi.

25 Reticolocita (5) Eritrocita (6) Eritroblasto basofilo (2) Proeritroblasto (1) Eritroblasto ortocromatico (4) Eritroblasto policromatofilo (3)

26 Emocateresi Gli eritrociti (v.m. 120 ± 20 gg) sono eliminati dai macrofagi della polpa rossa della milza (90% per emolisi extravasale, 10% per emolisi intravasale). I magrofagi della polpa rossa 1. Riconoscono gli eritrociti eventualmente legati da Ab o fattori complementari C3. 2. Fagocitano gli eritrociti vecchi 3. Fagocitano gli eritrociti con forma anomale o anomalie di membrana La ridotta deformabilità degli eritrociti vecchi ne impedisce il passaggio attraverso le fenestrature spleniche e ne determina la distruzione ad opera dei fagociti. Nell ambito del processo emolitico avviene il catabolismo dell emoglobina: Le catene globiniche sono ridotte ad aminoacidi L eme viene metabolizzato in Fe e protoporfirina che è poi metabolizzata in birilubina.

27 Emoglobina L emoglobina è una proteina coniugata ad un gruppo prostetico (l eme) essenziale alla funzione di trasporto e cessione di O 2 e CO 2 degli eritrociti. L emoglobina è formata da: 4 Catene globiniche (a,b,g,d.e,z) 1 anello tetrapirrolico associato a ciascuna di esse 1 atomo di ferro per ciascun anello tetrapirrolico (coinvolto nel trasporto dell ossigeno) Esistono diversi tipi di emoglobina che differiscono nel tipo di catene globiniche: Emoglobina dell adulto (HbA [a 2 b 2 ] e HbA2 [a 2 d 2 ]) Emoglobina fetale (HbF [a 2 g 2 ]) Emoglobina embrionale(hbe [z 2 e 2 ])

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29 Anemia E una condizione di riduzione della concentrazione di Hb o di Hct. Hb < 13.5 gr/dl (M) Hb < 12.5 gr/dl (F) Si riconoscono numerose forme di anemia e differente eziopatogenesi, tutte caratterizzate da Riduzione del numero dei globuli rossi associata o meno a Riduzione del contenuto di Hb Segno clinico prevalente è: L ipossia (da ridotto apporto di O 2 ) Meccanismi compensatori attuati dall organismo sono: Aumento della portata circolatoria Aumento della frequenza respiratoria

30 Classificazione delle anemie La classificazione si basa sull MCV (classificazione morfologica) e sull eziopatogenesi (es. emolitica, da carenza di Fe, ecc.). In base alla morfologia si distinguono: 1. Anemie microcitiche - La più comune anemia microcitica è quella da carenza di Fe. 2. Anemie normocitiche La perdita di sangue è globalmente la causa più comune. 3. Anemie macrocitiche - La più comune anemia macrocitica è secondaria ad un deficit di ac. Folico e vitamina B 12.

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33 Anemia post-emorragica Si instaura a seguito di un importante perdita di sangue dipendente da: Rottura di vasi arteriosi di medio/grosso calibro Patologia del sistema dell emostasi Nelle forme acute la perdita di sangue avviene rapidamente, mentre nelle forme croniche la perdita di sangue e modesta ma perdura per un lungo periodo di tempo creando la condizione di anemia Frequente è il riscontro di sideropenia

34 Anemia da carenza di Ferro (1) Il Fe è un oligo elemento essenziale, ma il suo accumulo può causare danni a diversi organi (es. emocromatosi). Il controllo delle quantità di Fe consiste nel limitarne l assorbimento La dieta fornisce in media 6 mg di Fe per 1000 calorie Normalmente l assorbimento è del 10% (circa 1mg/die) e si realizza a livello del duodeno. Questa percentuale è aumentata in gravidanza, nell allattamento e in condizione di anemia. Il Fe è assorbibile solo in forma ferrosa (Fe++) e viene ridotto dalla Fe-riduttasi a livello dell epitelio intestinale Viene internalizzato tramite un trasportatore di metalli bivalenti (DMT-1) Il Fe-eme è trasportato tramite HCP-1 Il Fe presente nelle cellule intestinali è in parte legato alla ferritina ed in parte esportato attraverso il polo basale dalla ferroportina.

35 Anemia da carenza di Ferro (2) Un importante meccanismo di regolazione della quantità di Fe immesso in circolo coinvolge la regolazione della ferroportina presente in membrana. Hepcidin è una piccola proteina (25 aa) prodotta dal fegato che si lega alla ferroportina determinando la sua degradazione.

36 Anemia da carenza di Ferro (3) La maggior parte del Fe è legato all Hb, il rimanente alla mioglobina, in enzimi contenenti il gruppo eme o negli epatociti come ferritina. Il Fe viene eliminato dall organismo solo tramite la perdita di cellule contenenti Fe. Le anemie da carenza di Fe si instaurano quando perdita e utilizzazione del Fe superano la velocità di assimilazione. L anemia sideropenica evolve nelle seguenti fasi: 1. Progressiva deplezione delle riserve di Fe 2. Successiva fase di eritropoiesi in carenza di Fe (la sintesi di Hb si mantiene fino a che la sideremia non scende al di sotto dei 50 mg/dl e la saturazione della transferrina al <20%) 3. Fase anemica con riduzione dell ematocrito e dell Hb, microcitosi e ipocromia.

37 Anemie macrocitiche (megaloblastiche) Si caratterizzano per la maturazione di eritrociti con volume corpuscolare aumentato. La causa principale è un difetto nella sintesi del DNA che altera il processo maturativo degli eritrociti portando alla formazione di eritrociti di dimensioni superiori alla norma (megalociti). Sono causate da: Carenza di Vitamina B 12 Carenza di acido Folico Uso di farmaci che interfersicono con la sintesi del DNA Si riconoscono: Rare forme ereditarie (deficit di enzimi coinvolti nella biosintesi delle basi azotate) Forme acquisite (principalmente da carenza di vitamina B 12 /ac. folico) Ridotta assunzione alimentare Alterato assorbimento intestinale Alterazioni nel trasporto ematico della vitamina (transcobalamina) Riduzione dei depositi per aumento del fabbisogno (tumori, gravidanza)

38 Anemia da carenza di vitamina B 12 /ac. folico La carenza di vitamina B 12 e di ac. Folico determinano la stessa alterazione ematologica in quanto agiscono sulla stessa via metabolica necessaria alla sintesi di purine e pirimidine. L uomo non può sintetizzare la vitamina B 12 e la fonte è rappresentata dai cibi di origine animale (fabbisogno giornaliero 5-30 mg/die) Il fegato contiene riserve di cobalamina sufficienti per 3-4 anni di carenza vitaminica. L apporto dietetico è sempre sufficiente tranne che nei vegetariani stretti (vegani) e la carenza è sempre dipendente da un difetto di assorbimento (anemia perniciosa su base autoimmune). L ac. Folico è ampiamente disponibile nella dieta con un fabbisogno di 50 mg/die, fabbisogno fortemente aumentato in gravidanza ed in periodi di accresciute esigenze metaboliche. Il ridotto apporto si osserva negli alcolisti, negli anziani, in presenza di dieta squilibrata. In epoca gestazionale la carenza di ac. Folico si associa ad un aumento di deficit di fusione del tubo neurale.

39 Anemie da difetti genetici nella sintesi dell emoglobina Le anemie da alterazioni molecolari ereditarie dell emoglobina si distinguono in: Emoglobinopatie (alterazione della struttura primaria dell Hb) Talassemie (riduzione o assenza di sintesi di una o più catene globiniche) EMOGLOBINOPATIE Sono state ad oggi identificate numerose varianti (>400) in funzione della variazione aminoacidica presente nella catena globinica (a/b). Le modalità di trasmissione sono tipicamente recessive.

40 Anemia falciforme L anemia falciforme è una delle forme più note in cui la mutazione è la sostituzione Glu->Val nella b-globina. Gli eritrociti tendono ad assumere una caratteristica forma a falce in quanto l Hb tende a formare aggregati. Le molecole di Hb in condizioni di de-ossigenazione polimerizzano e precipitano nell eritrocita, deformandolo a forma di falce Sintomi clinici legati a: Anemia emolitica cronica Asplenia (infarti splenici) Fenomeni vaso-occlusivi piccoli e grossi vasi (crisi dolorose, danno d organo). Causa più importante di morbidità e mortalità. La condizione di eterozigosi protegge dalla malaria.

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42 Talassemie Sono caratterizzate da mancata o ridotta sintesi di catene globiniche. Le forme più comuni vedono coinvolte le catene a e b. Talassemia a Il cromosoma 16 ha due copie dei geni per la globina a. Per l assetto diploide del nostro genoma esistono quindi 4 copie del gene funzionalmente attive. a (assenza di sintesi di una o più catene a) a + (ridotta di sintesi di una o più catene a) Gli omozigoti a a muoiono durante lo sviluppo intrauterino o alla nascita (Hb Bart 4 globine g). Talassemia b b (assenza di sintesi di catene b) b + (ridotta di sintesi catene b) Gli omozigoti b b o b + b + producono un emoglobina priva o con poche catene b. Alla nascita continuano a produre HbF (a2g2) e presentano un anemia molto grave con presenza di eritrociti irregolari a cui si sommano nel tempo numerose complicanze. Il ricorso a ripetute trasfusioni attenua il normale decorso della malattia.

43 Geni delle globine

44 MECCANISMI MOLECOLARI CHE PRODUCONO LE TALASSEMIE Delezione genica (per lo più a Talassemia) 2. Mutazione della regione promoter 3. Anomalie dello splicing 4. Mutazione del segnale di poliadenilazione 5. Interruzione prematura (Mutazione non senso e frameshift) 6. Emoglobine instabili

45 Talassemia a

46 Talassemia b Sono state descritte moltissime mutazioni che, a diversi livelli possono interferire con la sintesi delle catene b. Le mutazioni possono produrre carenza (b 0 ) o diminuzione (b + ) delle catene b. Il meccanismo patogenetico dell anemia e dovuto alla riduzione dell HbA ed allo squilibrio tra catene a e b. La riduzione di catene b, porta a una sintesi compensatoria di catene d e g con aumento di HbF e HbA2. Talassemia minor è un tratto talassemico asintomatico con microcitosi e modesta anemia (eterozigosi b + ) Talassemia major (m. di Cooley) è la forma più grave (omozigoti o doppi eterozigoti per difetti b 0 ) I segni compaiono dopo i 6 mesi (switch catene g) con anemia grave ritardo di crescita e dello sviluppo ed alterazioni a carico di più organi. Talassemia intermedia (eterozigoti b 0, omoziogoti b + ) in cui la sintesi di catene b non è particolarmente compromessa. Anemia di grado moderato che non necessita di trasfusioni.

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48 Leucocitosi e leucopenie Sono alterazioni del numero dei globuli bianchi Leucocitosi (aumento) Leucopenia (riduzione) Possono interessare una qualsiasi delle popolazioni cellulari della serie bianca e possono essere distinte in: Assolute (se riferite al numero totale dei leucociti) Relative (numero totale invariato ma varia la formula leucocitaria).

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51 Leucemie (1) Le leucemie sono neoplasie che interessano le cellule emopoietiche. Le due principali varianti sono quella mieloide e linfoide. Si caratterizzano per: Blocco del processo maturativo Proliferazione intramidollare dl clone di cellule neoplastiche Frequente passaggio di cellule tumorali nel sangue Per le leucemie si distinguono: Forme acute Sono caratterizzate da un inizio improvviso, presenza di blasti (cellule immature) nel sangue periferico e nel midollo (> 30%). Forme croniche Inizio insidioso, presenza di cellule mature nel sangue periferico, minore concentrazione di blasti nel midollo ed evoluzione lenta. Il processo leucemico origina dalla trasformazione maligna di una singola cellula mieloide o linfoide, seguita da espansione del clone trasformato.

52 Leucemie (2) L incidenza delle diverse forme di leucemia varia con l età: Forme acute nel bambino e nel giovane Forme croniche nell adulto e nell anziano. Come nella patogenesi di ogni tumore, è implicata l attivazione di oncogeni (p53, N-ras, C-fos). Nelle leucemie si verificano numerose anomalie cromosomiche, alcune delle quali con significato patogenetico: Crom. Phi (t9:22) formazione di un gene chimerico (fusione bcr-abl) E presente nel 100% delle leucemie mieloidi croniche (LMC) e nel 25% delle leucemie linfoblastiche acute (LLA) Espressione di una proteina di fusione p210 bcr/abl (tirosin chinasi costitutivamente attiva).

53 Linfomi La trasformazione neoplastica linfonodi viene definita linfoma. La principale suddivisione dei linfomi e tra : di cellule linfoidi con coinvolgimento principale dei Linfoma di Hodgkin (MH) 40% dei linfomi maligni Leggermente più comune nell uomo rispetto alla donna Correlazione tra MH e positività per infezione da virus Epstein-Barr (EBV) Colpisce più frequentemente soggetti giovani. Linfomi non Hodgkin (LNH) 60% dei linfomi maligni Sono tumori primari del tessuto linfoide che si oroginano frequentemente dai linfonodi. Linfoadenopatia persistente non dolorosa è presente nei 2/3 dei pazienti (deve essere distinta da altre situazioni benigne). Classificazione complessa con 4 classi principali: 1. A Linfociti B immaturi (precursori) 2. A Linfociti B maturi (periferici) 3. A Linfociti T immaturi (precursori) 4. A Linfociti T maturi (periferici) o a linfociti NK

54 Emostasi L emostasi è il meccanismo fisiologico che presiede al processo di coagulazione del sangue in presenza di condizioni che determinano la fuoriuscita di questo dal letto vasale. L emostasi è regolata dal corretto equilibro omeostatico tra azione di Fattori pro-coagulativi Fattori anti-coagulativi In essa si distinguono tre distinti meccanismi che operano in maniera sinergica: Contrazione della muscolatura liscia della parete del vaso danneggiato (vasocostrizione) Adesione delle piastrine e formazione del tappo piastrinico Attivazione del fibrinogeno in fibrina e formazione del coagulo di fibrina.

55 Ruolo dell endotelio Le cellule endoteliali svolgono una funzione anticoagulante se integre e procoagulante se lese: La funzione anticoagulante si esplica attraverso la sintesi: dell attivatore tissutale del plasminogeno (tpa) che attiva la trasformazione del plasminogeno in plasmina (enzima fibrinolitico). di glicosaminoglicani (eparino-simili) che aumentano l attività dell antitrombina III (ATIII), proteina prodotta dal fegato e neutralizzante i fattori della coagulazione. di prostaciclina I2 (PGI 2 ) dall ac. arachidonico che causa vasodilatazione e inibisce l aggregazione piastrinica di trombomodulina che concorre all attivazione della proteina C, inibitore della coagulazione. La funzione procoagulativa si traduce: nella possibilità per le piastrine, in presenza della lesione endoteliale, di venire a contatto con il collagene sottoendoteliale lamina basale. nell attivazione del fattore di von Willebrand (vwf) che lega le piastrine al collagene e attiva l aggregazione piastrinica liberazione della tromboplastina tissutale (TF o FIII) che attiva il fattore VII nella via estrinseca della coagulazione.

56 Bilancio emostatico Ipercoagulabilità Normale Ipocoagulabilità Trombosi Emorragie

57 Evoluzione del processo emostatico Inizia quando il sangue viene a contatto con sostanze diverse da quelle presenti sulla superficie endoteliale delle pareti dei vasi. Emostasi primaria rapida formazione di un tappo piastrinico a livello della lesione avviene in pochi secondi fondamentale per arrestare la fuoriuscita di sangue dai vasi capillari e dalle venule Emostasi secondaria attivazione del sistema della coagulazione formazione della fibrina rafforza il trombo emostatico primario richiede alcuni minuti importante soprattutto per bloccare la fuoriuscita del sangue dai vasi di calibro maggiore

58 Fattori coinvolti nell emostasi Vasi Proteine della coagulazione Piastrine Fibrinolisi / inibitori

59 Fasi del processo emostatico 1- Vascolare contrazione Riduzione lume muscolatura vasale vascolare 2- Piastrinica - adesione - risposta biochimica Formazione - shape change tappo - degranulazione piastrinico - aggregazione 3- Coagulativa attivazione di Formazione proteasi plasmatiche coagulo fibrina 4- fibrinolitica attivazione sistema Dissoluzione fibrinolitico coagulo RIPARAZIONE LESIONE VASCOLARE

60 FASE VASCOLARE Primo evento del processo emostatico Contrazione cellule tunica media Stimolazione nerva vasorum Rilascio endotelina (endotelio) Rilascio serotonina piastrinica VASOCOSTRIZIONE UTILE A RIDURRE MOMENTANEAMENTE LA PERDITA DI SANGUE

61 Piastrine Le piastrine sono cellule prive di nucleo e di forma ovoidale/tondeggiante di circa 30nm di diametro e v.m. 7 giorni. Il loro numero oscilla tra /mL. La cellula è dotata di una ricca struttura citoscheletrica che, ancorata alla membrana, modula la forma cellulare. Sono presenti recettori di membrana per il riconoscimento dei segnali che attivano l adesione e aggregazione piastrinica. Recettori per il fibrinogeno Recettori per il collagene Recettore per il fattore di von Willebrand L adesione piastrinica è indotta dal sangue a contatto con l endotelio danneggiato e/o i tessuti sottoendoteliali ed è attivata da citochine prodotte e rilasciate dalle cellule endoteliali. Produzione di molecole di adesione che consentono l adesione delle piastrine all'endotelio Produzione di prostaglandine, trombossani e leucotrieni Aumento della concentrazione intracellulare del Ca (apertura dei canali per il Ca).

62 Fase piastrinica Contatto del sangue con sostanze non endoteliali attivazione piastrinica adesione delle piastrine alla matrice extracellulare esposta (collagene) mediante recettori specifici e passaggio da una forma discoidale (discociti) ad una forma sferica (sferociti) con protrusione di pseudopodi ( shape change ) secrezione con liberazione di molecole ad attività vasocostritrice e/o pro-aggregante (serotonina, tromboxano TXA2, adenosindifosfato (ADP) e ioni calcio) aggregazione: mediata principalmente dall ADP e dal TXA2 porta alla formazione di un aggregato piastrinico di crescenti dimensioni (tappo emostatico piastrinico o primario) in seguito alla produzione della trombina e della fibrina il tappo emostatico primario si trasformerà in una massa di piastrine saldate irreversibilmente tappo emostatico secondario o definitivo

63 Il ruolo del metabolismo dell ac. Arachidonico L attivazione della fosfolipasi A 2 piastrinica innesca importanti processi metabolici a carico dell ac. Arachidonico. E particolarmente attiva la via della cicloossigenasi (COX-1 piastrinica) con produzione di: Endoperossidi (PGH 2 ) Trombossano A 2 (TXA 2 ) che stimola l aggregazione piastrinica e la vasocostrizione. Nell endotelio integro è invece attiva la COX-2 endoteliale con produzione di: Prostaciclina (PGI 2 ) e camp che stimolano la vasodilatazione inibendo l aggregazione piastrinica. Aspirina e FANS agiscono inibendo preferenzialmente la COX-1 piastrinica.

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65 Coagulazione La coagulazione del sangue è espressione dell attivazione di una cascata enzimatica in cui i fattori coinvolti sono normalmente presenti nel sangue in una forma inattiva. L obiettivo è: Conversione della protrombina in trombina Conversione del fibrinogeno in monomeri di fibrina che si aggregano formando un reticolo insolubile che ingloba le cellule plasmatiche e costituisce il coagulo. Successivamente, mediata dalla capacità contrattile delle piastrine, ha luogo la Retrazione del coagulo - è allontanata la parte liquida del sangue (siero). L attivazione del sistema della coagulazione può avvenire attraverso due vie che portano entrambe all attivazione della trombina: Via intrinseca innescata dall attivazione del fattore XII (Hageman) a seguito del contatto con superfici cariche negativamente o comunque diverse dall endoteliocita (ruolo fisiologico non pienamente definito). Via estrinseca innescata dal danno della parete vasale che porta al rilascio di numerose sostanze (tromboplastina tissutale) che nell insieme attivano il Fattore VII (è la via fisiologicamente più attiva) La presenza di ioni Ca ha un ruolo essenziale nell attivazione di molti dei fattori coagulativi. La sintesi dei fattori della coagulazione (proteine) ha luogo negli epatociti e richiede un adeguato apporto di vitamina K.

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67 Componenti del sistema della coagulazione I fattori della coagulazione sono serino-proteasi presenti nel sangue in forma di zimogeni, i quali vengono attivati a cascata, fino alla formazione del reticolo di di fibrina. Fanno eccezione il fattore V ed il fattore VIII (cofattori), ed il fibrinogeno, che non sono serino-proteasi. Gli ioni Ca 2+, ed i fosfolipidi delle superfici cellulari, in particolare i fosfolipidi della superficie delle piastrine, hanno un ruolo critico nell attivazione delle cascata coagulativa. Come altri analoghi sistemi multi-proteasici (sistema del complemento, sistema fibrinolitico), anche il sistema della coagulazione si organizza spazialmente e funzionalmente su fasi solide rappresentate dalle superfici cellulari, dove gli ioni Ca hanno la funzione di favorire l interazione tra enzima, eventuale cofattore e fosfolipidi.

68 Fattori della coagulazione Fattore Denominazione Emivita Sintesi I fibrinogeno 5gg fegato II protombina 2-3gg fegato III tromboplastina ubiquitaria IV calcio V proaccelerina 1gg fegato,endotelio,megac. VII proconvertina 5h fegato VIII f.antiemof. A 15h fegato,reni IX f.antiemofilico B 20h fegato X f. Stuart 2gg fegato XI f.antiemofilico C 2gg fegato XII Hageman 2gg fegato XIII f.stabilizzante la fibrina 5gg Fegato,megacariociti

69 Funzioni della vitamina K La vitamina K catalizza la carbossilazione dell ac. glutammico presente nei precursori dei fattori K-dipendenti, che sono privi della capacità di fissare gli ioni Ca 2+, mentre acquistano tale capacità dopo la formazione dell acido g-carbossiglutammico. I fattori della coagulazione K-dipendenti sono: la protrombina, il fattore VII, il fattore IX ed il fattore X. I farmaci antagonisti della vitamina K (dicumarolici), anticoagulanti indiretti, sono in grado di inibire la carbossilazione dell ac. glutammico, determinano l arresto della sintesi e l accumulo di fattori inattivi che interferiscono negativamente con l attivazione del fattore X.

70 Regolazione della coagulazione I meccanismi di controllo della coagulazione sono indispensabili per evitare che il sangue coaguli spontaneamente e per impedire eccessi coagulativi sproporzionati rispetto alla lesione vascolare. 1 ml di sangue è potenzialmente capace di indurre in 15 secondi la coagulazione di tutto il sangue. I meccanismi principali che intervengono sono: 1. Flusso sanguigno 2. Inattivazione delle proteasi e dei cofattori da parte di inibitori fisiologici Antitrombina III (AT-III) Proteina C/Proteina S Tissue Factor Pathway Inhibitor (TFPI) C1-inattivatore alfa2-macroglobulina alfa1-anti-tripsina 3. Demolizione dei prodotti della coagulazione Attivazione del sistema fibrinolitico

71 Inibitori fisiologici della coagulazione (1) Antitrombina III (ATIII) è una proteasi serinica (prodotta dal fegato) che inibisce la trombina, il fattore Xa e, in minor misura, i fattori IXa, XIa e XIIa La sua attività inibitoria è modesta ma viene enormemente amplificata dall eparina e dai glicosaminoglicani eparino- simili (eparansolfato) presenti sulla superfice degli endoteliociti. L attività anticoagulante è quindi localizzata sull endotelio integro. SITO CATALITICO ATIII TROMBINA CENTRO REATTIVO DELL INIBITORE Siti lisinici + EPARINA L eparina velocizza la reazione di oltre 3 ordini di grandezza, quindi si stacca e catalizza l interazione di altre due molecole EPARINA

72 Inibitori fisiologici della coagulazione (2) La proteina C è una proteina plasmatica vitamina K-dipendente che acquisisce il suo effetto anticoagulante legata alla trombina. Il legame alla trombina è mediato dalla trombomodulina, un proteoglicano transmembrana presente sulla superficie degli endoteliociti La proteina C attivata inattiva i fattori V e VIII a stimola la fibrinolisi L azione proteolitica della proteina C è stimolata dalla proteina S un cofattore plasmatico vitamina K-dipendente. Trombina Proteina S Proteina C Ca++ Proteina C attivata Va VIIIa Superficie cellula endoteliale Trombomodulina Degradazione proteolitica estensiva del Va e del VIIIa, primariamente sulla superficie piastrinica, ma anche su quella endoteliale e leucocitaria

73 Inibitori fisiologici della coagulazione (3) L inibitore della via del fattore tissutale (Tissue Factor Pathway Inhibitor TFPI) è una proteina che circola nel plasma legata a lipoproteine. Si lega anche ai glicosaminoglicani sulla superficie degli endoteliociti (può essere rilasciata dall eparina. E secreto dalle piastrine attivate dalla trombina Il TFPI blocca l attivazione del fattore X da parte del complesso TF-VIIa, inibendo quindi la via estrinseca della coagulazione. VIIa TF IX IXa VIIIa X Xa TFPI Xa Via comune TFPI + Xa Il TFPI, dopo aver reagito con il fattore Xa, neutralizza il fattore VIIa, inattivando la via estrinseca della coagulazione

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75 Fibrinolisi La fibrinolisi è il processo che determina la disgregazione ed il riassorbimento del coagulo. E principalmente indotta dall attivatore tissutale del plasminogeno (tpa) prodotto dalle cellule endoteliali Il tpa induce la conversione del plasminogeno (presente nel coagulo come precursore inattivo) in plasmina. La plasmina è una serino-proteasi che agisce digerendo il reticolo di fibrina riducendolo a frammenti peptidici a basso peso molecolare (fibrinopeptidi). Plasminogeno e plasmina si localizzano sulla fibrina ed anche il tpa agisce solo sul plasminogeno legato alla fibrina, limitando l azione fibrinolitica al reticolo di fibrina. Inibitori della plasmina (PAI, alfa2-antiplasmina) presenti in circolo, limitano la sua potente attività proteasica.

76 Bilancio emostatico Ipercoagulabilità Normale Ipocoagulabilità Trombosi Emorragie

77 TROMBOSI Processo patologico che dà luogo alla formazione di una massa semisolida, chiamata TROMBO, formata dai costituenti del sangue, all interno del sistema vascolare. Tale massa aderisce alla parete del vaso almeno in un punto e si forma quando l individuo è ancora in vita. Rappresenta l estensione patologica del normale processo emostatico PATOGENESI DEI TROMBI Triade di Virchow (1856) 1. Fattori meccanici legati ad alterazioni del flusso sanguigno 2. Alterazioni dell endotelio della parete vascolare 3. Alterazioni dei componenti ematici dell emostasi

78 a LA TROMBOGENESI 3 b Le cellule endoteliali (1) vengono danneggiate, con esposizione delle fibre collagene sottoendoteliali (2), cui aderiscono le piastrine (3). Le piastrine aderiscono l una con l altra sul punto di lesione formando un aggregato (4). c 5 d La contemporanea attivazione del sistema emocoaugulativo porta alla formazione del reticolo di fibrina (5). Le cellule endoteliali vengono così stimolate a liberare l attivatore tissutale del plasminogeno (6). Il coagulo (7), ormai retratto e in parte digerito dal sistema fibrinolitico, va incontro a un processo di organizzazione per proliferazione dei fibroblasti (8), infiltrazione di granulociti neutrofili e di macrofagi (9), con possibile ricanalizzazione parziale da parte dei capillari neoformati (10).

79 Alterazioni del flusso sanguigno Turbolenza del flusso sanguigno con formazione di vortici (maggior responsabile di trombosi arteriose e cardiache) punti di biforcazione zone di stenosi severa, comprese le placche aterosclerotiche Rallentamento del flusso sanguigno da stasi (maggior responsabile di trombosi venose) 1. CAUSE GENERALI: Insufficienza cardiaca congestizia (insufficienza del cuore destro). Sindromi da iperviscosità (policitemia, anemia falciforme) 2. CAUSE LOCALI: Vene degli arti inferiori (dilatazioni varicose, ostacolato deflusso per prolungata immobilizzazione, ridotta attività muscolare, occlusione del drenaggio venoso). Cuore e grandi vasi (aneurismi, patologie della valvola mitrale, fibrillazione atriale, infarto del miocardio)

80 Alterazioni patologiche della coagulazione Alterazioni ereditarie o acquisite nelle tappe del processo della coagulazione possono determinare una patologia emorragica. Forme ereditarie (da mancata sintesi di un fattore della coagulazione) Emofilia A (dipendente da un deficit totale o parziale del fattore VIII) è causata da mutazioni del gene F8 sul cromosoma X è una patologia genetica X-linked recessiva. Emofilia B (dipendente da un deficit del fattore IX) con analogo meccanismo di trasmissione ereditaria. Forme acquisite Ipovitaminosi K un ridotto apporto di vitamina K (dieta o flora batterica) determina una ridotta sintesi epatica dei fattori della coagulazione (VII, IX, X e protrombina). Epatopatie (che riduca la capacità di sintesi dei fattori della coagulazione) Terapia anticoagulante Malattie autoimmuni.

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82 L albero genealogico della Regina Vittoria Emophilia: The Royal Disease

83 ha coinvolto le più importanti monarchie europee.

84 Science 2009