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)