Le cellule del sangue
S. Beninati
Il sangue
• Il sangue può essere definito un connettivo specializzato composto da una parte corpuscolata: formata dai globuli rossi o eritrociti, globuli bianchi o leucociti e dalle piastrine; e da una parte fluida: il plasma
• Le piastrine non sono cellule ma frammenti cellulari originati dal megacariocita
Il sangue
• Il sangue rispetta le caratteristiche principali di tutti i connettivi, cioè la presenza di tre elementi essenziali:
• La matrice extracellulare: il plasma
• La porzione cellulare: emazie e leucociti
• Le fibre: presenti solo in seguito alla coagulazione (fibrina)
piastrine
eritrocita fibrina
Le cellule del sangue: eritrociti
• Hanno una forma di lente biconcava con un diametro di 7,5 ųm, uno spessore di di circa 2 ųm e di 1 ųm nella parte centrale
• Tale forma assicura un miglior scambio gassoso
• L’eritrocita maturo è anucleato
eritrocita
• Gli eritrociti sono privi di organuli cellulari
• Il loro citoplasma è ricco di enzimi solubili
• Fra questi l’anidrasi carbonica svolge un ruolo essenziale nella formazione dello ione bicarbonato che tampona il pH del sangue
eritrocita
• Nei maschi il numero di eritrociti è di circa 5 milioni per mm3, nelle femmine di circa 4,5 milioni per mm3 di sangue.
• La vita media di un eritrocita è di circa 120 giorni, dopo tale periodo presentano sulla membrana plasmatica alcuni oligosaccaridi che li rendono aggredibili dai macrofagi della milza, midollo osseo e fegato che li fagocitano
Eritrocita:emoglobina
• Gli eritrociti sono ricchi di una proteina tetramerica detta emoglobina dal p.m. 68.000 Da
• La proteina consiste di quattro catene uguali a due a due, due catene α e due catene β
• Ogni catena è legata ad un gruppo eme contenente ferro
• L’emoglobina rappresenta il trasportatore dei gas respiratori
Eritrocita:scambi gassosi
Controllo del pH
diffusione
Shift del cloro
O2
O2
Eritrocita:membrana plasmatica• La membrana plasmatica dell’eritrocita è composta per il
50% di proteine, 40% lipidi e 10% di carboidrati
• La maggior parte delle proteine sono intrinseche
Banda 4.1
Eritrocita: membrana plasmatica• L’eritrocita si differenzia dalle altre cellule poiché il
citoscheletro forma un guscio che sostiene la membrana plasmatica ed è unito ad essa in molti punti
• Questa caratteristica permette all’eritrocita di essere flessibile e di potersi spostare facilmente nei capillari dove viaggia “impilato” con gli altri eritrociti
Eritrocita:proteine della membrana plasmatica
Eritrocita: proteine della membrana plasmatica
Le terminazioni libere dei tetrameri di spectrina sono tenute insieme da catene fibrillari di actina (banda 5) contenenti tropomiosina. L’adducina e la banda 4,1 favoriscono la interazione actina-spectrina. L’ancoraggio del citoscheletro alla membrana è ottenuto con la banda 2,1, l’anchirina. A sua volta questa è legata alla banda 3
Eritrocita: i gruppi sanguigni
• Sul versante extracellulare degli eritrociti sono presenti catene di carboidrati specifiche e ereditarie che funzionano come antigeni
• Tali carboidrati determinano i gruppi sanguigni
Eritrocita: il fattore Rh
• Il gruppo o fattore Rh prende il nome dal fatto che è stato isolato per la prima volta dalla scimmia Macacus rhesus
• Questo gruppo comprende pù di una dozzina di antigeni anche se alcuni sono rari
• I più comuni sono denominati C, D, E
• Circa l’85% della popolazione possiede uno di questi antigeni e si definisce Rh+
Fattore Rh
• Quando una donna Rh- partorisce un bambino Rh+ il passaggio del sangue del bambino nel circolo materno induce la formazione di anticorpi anti Rh.
• Al parto successivo la mamma può formare anticorpi anti Rh che potrebbero attaccare gli eritrociti fetali e causare una eritroblastosi fetale che conduce alla morte del neonato
• Il trattamento preventivo della madre con agglutinine anti Rh risolve il problema poiché riduce drasticamente gli eventuali anticorpi anti Rh.
Le cellule del sangue: leucociti
• Il numero dei leucociti nel sangue è inferiore a quello degli eritrociti.
• Nell’adulto il numero oscilla da 6500 a 10.000 cellule per mm3
• Svolgono la loro funzione al di fuori del torrente sanguigno, infatti attraversano gli endoteli (diapedesi) ed entrano nel connettivo
• La funzione principale è quella di difendere l’organismo da sostanze estranee
Le cellule del sangue: leucociti
• Vengono classificati in granulociti e agranulociti
Agranulociti: monocita
Granulocita: basofilo
Leucociti: granulociti• Presentano granuli specifici nel citoplasma e sono divisi in:• Neutrofili• Basofili• Eosinofili
neutrofilo basofilo eosinofilo
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Leucociti: agranulociti
• Si distinguono altri due tipi:
• Linfociti
• monociti
linfocita monocita
granulociti neutrofili
• Costituiscono la maggior parte dei leucociti (60-70%) e la loro funzione e quella di distruggere i batteri nel connettivo grazie alla loro capacità fagocitaria
• Vengono anche detti leucociti polimorfonucleati a causa della forma varia del nucleo
• Nelle donne il nucleo può presentare un piccolo addensamento di cromatina corrispondente al cromosoma X e detto corpo di Barr
Corpo di Barr
granulociti neutrofili: le granulazioni
• Sono presenti tre tipi di granulazioni:
• Piccoli granuli specifici
• Grossi granuli azzurofili
• Granuli terziari
granulociti neutrofili: le granulazioni
granulociti neutrofili: le granulazioni
• Granuli specifici contengono enzimi necessari per la loro funzione antimicrobica. Proteasi, fosfolipasi e alti enzimi litici
• Granuli azzurrofili sono dei lisosomi contenenti idrolasi acide, lisozima e un fattore che aumenta la permeabilità (BPI)
• Granuli terziari contengono gelatinasi che idrolizza la membrana basale permettendo alle cellule di penetrare nel connettivo
granulociti neutrofili: le funzioni
• I neutrofili migrano nel connettivo nelle zone invase dai microorganismi
• Penetrano nella regione infiammata aderendo inizialmente agli endoteli per mezzo di recettori specifici.
• Tale adesione stimola la produzione di interleuchina-1 e del fattore di necrosi tumorale che inducono le cellule endoteliali ad esprimere una molecola di adesione detta ICAM-1 ,alla quale si legano le integrine dei neutrofili
• I neutrofili si bloccano, smettendo di migrare e attraversano l’endotelio invadendo il connettivo e fagocitando i batteri.
• Innescano inoltre il processo infiammatorio rilasciando molecole denominate leucotrieni.
Granuli specifici rilascio di lisozima e fosfolipasi
granulociti eosinofili
• Rappresentano meno del 4% dei leucociti totali
• Contengono granuli specifici e granuli azzurrofili
• Al ME i granuli specifici presentano una parte interna più densa e da una parte esterna meno densa
• L’interno contiene agenti proteici antiparassitari e una neurotossina
• I granuli azzurrofili sono lisosomi atti ad idrolizzare i complessi antigene-anticorpo e i parassiti fagocitati.
granulociti eosinofili: i granuli
granulociti eosinofili: funzioni
• La loro migrazione è favorita dalla presenza di istamina, del fattore chemiotattico eosinofilo e dei leucotrieni, da parte dei basofili e neutrofili, grazie a recettori specifici di membrana
• Gli eosinofili riescono a perforare la parete del parassita grazie alle proteine della porzione interna dei granuli specifici, provocandone la morte
granulociti basofili• Rappresentano meno dell’1% dei leucociti totali• Possiedono un nucleo ad S mascherato da numerosi granuli• Sulla membrana plasmatica presentano i recettori per le
Immunoglobuline E (IgE)
granulociti basofili: i granuli
• Contengono granuli specifici e azzurofili
• I granuli specifici si colorano in blu scuro con il Giemsa
• Sono disposti alla periferia cellulare
• Contengono eparina, istamina, dal punto di vista funzionale i basofili sono simili ai mastociti
• I granuli azzurrofili sono lisosomi
granulociti basofili: funzioni
• Agiscono come iniziatori dei processi infiammatori• Alcuni particolari antigeni inducono la produzione da parte
delle plasmacellule di immunoglobuline E (IgE)• Un frammento (Fc) di queste immunoglobuline si attacca
ai recettori presenti sulla membrana dei basofili e dei mastociti senza alcun effetto apparente.
• Quando lo stesso antigene penetra nell’organismo trova gli anticorpi pronti e si lega ad essi inducendo il rilascio del contenute dei granuli specifici
• Il rilascio di istamina provoca una reazione anafilattica, che può condurre allo shock anafilattico
Agranulociti:monociti• Rappresentano il 3-8% dei leucociti totali
• Sono le cellule più voluminose e sono note come macrofagi
• Il nucleo è grande eccentrico e “tarlato”
• Presenta numerosi granuli azzurrofili
• Permangono in circolo per pochi
• giorni attraversando gli endoteli e
• trasformandosi in macrofagi
• La loro funzione si svolge essenzialmente come macrofagi
• I macrofagi fagocitano qualunque materiale estraneo
• Producono citochine coinvolte nei processi infiammatori e immunitari
• Alcuni macrofagi noti come cellule che presentano l’antigene, fagocitano gli antigeni e ne presentano le porzioni maggiormente antigeniche, dette epitopi, alle cellule immunocompetenti (linfociti T)
• In presenza di antigeni corpuscolati i macrofagi si associano formando le cellule giganti da corpo estraneo
Monociti:funzioni
Agranulociti:linfociti• I linfociti rappresentano la seconda popolazione cellulare della serie
bianca del sangue. Infatti sono il 20-25% dei leucociti totali
• Sono leggermente più grandi dei globuli rossi, con un nucleo eccentrico che occupa buona parte del volume cellulare
• Presenta alcuni granuli azzurrofili
• Al ME si nota poco citoplasma,
alcuni mitocondri e molti ribosomi
liberi
• Sono stati identificati tre tipi di linfociti:
• Linfociti T (80%)
• Linfociti B (15%)
• Null cells o Natural Killer (5%)
• Questi tre tipi di linfociti non sono distinguibili dal punto di vista funzionale, ma solamente mediante tecniche di immunoistochimica che evidenziano marker di superficie diversi
Agranulociti:linfociti
Linfociti: funzioni
• In generale i linfociti B sono responsabili del sistema immunitario in generale, mentre le cellule T sono responsabili del sistema immunitario mediato da cellule
• Per divenire competenti i linfociti migrano in organi specifici dove maturano sviluppando proteine di superficie altamente specifiche
• Le cellule B diventano immunocompetenti nel midollo osseo
• Le cellule T prodotte nel midollo osseo, maturano nella corticale del timo
Linfociti:funzioni
• Una volta maturati i linfociti migrano nel sistema linfoide e formano cloni cellulari capaci di rispondere allo stesso antigene
• Dopo stimolazione con l’antigene sia i B che i T si differenziano in due sottogruppi:
• Cellule con memoria
• Cellule effettrici
linfociti
• Cellule con memoria:
• Non partecipano alla risposta immunitaria, ma rimangono come componenti di quel clone di memoria immunitaria pronte a rispondere se si ripresentasse lo stesso antigene
• Cellule effettrici:
• Sono linfociti immunocompetenti che possono portare a termine la loro funzione immunitaria (l’eliminazione dell’antigene)
Linfociti: cellule effettrici
• I linfociti B sono responsabili della risposta immunitaria umorale
• Si possono differenziare in plasmacellule, capaci di produrre anticorpi contro l’antigene
Linfociti: cellule effettrici
• I linfociti T sono responsabili della risposta immunitaria mediata da cellule
• Alcuni si differenziano in linfociti T citotossici responsabili del contatto diretto e dell’uccisione di cellule estranee o trasformate da virus
• Altre cellule T sono coinvolte nell’inizio e sviluppo (ma anche nella soppressione) delle risposte immunitarie sia umorale che mediata da cellule per mezzo della produzione di molecole segnale dette linfochine
Linfociti: null cells
• Sono composte da due distinte popolazioni cellulari:
• Cellule staminali capaci di dare origine a tutti gli elementi figurati del sangue
• Cellule Natural Killer che sono in grado di uccidere cellule estranee o trasformate, senza l’intervento del timo o dei linfociti T
Emopoiesi
• L’emopoiesi rappresenta l’insieme dei processi cellulari tesi 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
Emopoiesi prenatale:fase mesoblastica
• La formazione delle cellule ematiche inizia alla seconda settimana nel mesoderma del sacco vitellino (fase mesoblastica) dove le cellule mesenchimali si aggregano in gruppi detti isole sanguigne.
• Le cellule periferiche daranno luogo alle pareti vasali, mentre le altre diventano eritroblasti che si differenziano in eritrociti
Emopoiesi prenatale:fase epatica e splenica
• Verso la sesta settimana di vita intrauterina appare 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.
Emopoiesi prenatale: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
Emopoiesi postnatale: cellule staminali emopoietiche pluripotenti
• L’emopiesi 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)
Emopoiesi postnatale: cellule staminali emopoietiche multipotenti
• 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
Eritropoiesi
• L’eritropoiesi è la formazione dei globuli rossi
• Il numero di cellule formato giornalmente è molto elevato
• 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 delle CFU-S in BFU-E è indotto dalla eritropoietina prodotta dai reni in carenza di globuli rossi
Eritrocita (6)
Proeritroblasto (1)
Eritroblasto ortocromatico (4)
Eritroblasto basofilo (2)
Eritroblasto policromatofilo (3)
Reticolocita (5)