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Parliamo oggi di ematopoiesi.
Si è già parlato del sangue, dei corpuscoli del sangue, della loro struttura, del loro ruolo funzionale, della loro durata di vita limitata nel circolo.
Questa durata di vita è di solo pochi giorni per i globuli bianchi: già dopo 48 ore che si ha la mancanza di formazione di nuovi globuli bianchi si vedono i sintomi gravi di carenza di globuli bianchi in circolo. Le piastrine durano un po’ di più. Se si smette di produrre nuove piastrine, gli effetti si vedono dopo una settimana: il soggetto comincia a sanguinare e muore per emorragia. I globuli rossi resistono di più: vivono quasi quattro mesi. Gli enterociti, le cellule dell’epitelio intestinale vivono 48 ore. I globuli bianchi vivono un po’ di più: 2-3 giorni in circolo, ma poi qualche altro giorno nei tessuti. Quindi, ci sono cellule che vivono meno dei globuli rossi. Però, se si arriva oltre un certo periodo, si vedono i sintomi di carenza.
È necessario, quindi, che gli elementi del sangue vengano continuamente riprodotti e messi in circolo.
E questo è il compito della ematopoiesi, o emopoiesi che dir si voglia, la quale è, in definitiva, la produzione del sangue.
Nella vita post-natale la sede regina della ematopoiesi è il midollo osseo.
Abbiamo visto che dentro le cavità dell’osso c’è un tessuto morbido; ecco perché il nome di midollo: è un tessuto lasso.
Istologicamente lo possiamo inquadrare nei connettivi reticolari tridimensionali, quelli con una trama esile e delicata di fibre reticolari e ampi spazi tra queste fibre.
In questi spazi si vengono a trovare cellule capaci di proliferare, capaci di dare origine a tutti gli elementi del sangue circolante ed anche, attraverso di loro, a elementi propri dei tessuti connettivi.
Se si guarda il midollo di individuo adulto, si vede che la maggior parte del midollo, quello che occupa il canale delle diafisi di tutte le ossa lunghe. in realtà è a riposo sotto il profilo ematopoietico e, praticamente, nelle maglie di questo connettivo reticolare crescono cellule adipose. Ci sono pochissime cellule legate all’ematopoiesi. Ci sono prevalentemente cellule adipose. L’aspetto di questo tessuto è giallognolo per la presenza del tessuto adiposo, tessuto adiposo giallo.
Invece, nelle cavità dell’osso spugnoso, quindi nella epifisi delle ossa lunghe, nelle ossa brevi, nelle ossa piatte, si trova un midollo di aspetto rosso vivo. È midollo ematopoietico, impegnato intensamente nella produzione di cellule del sangue. Ci sono in esso, quindi, anche tanti elementi della serie rossa, cioè globuli rossi e loro progenitori, che sono responsabili del colore bello rosso di questo midollo.
Quindi, si distingue tra midollo giallo e midollo rosso.
Quando si vuole studiare il midollo si va a prelevare proprio dalle ossa.
Un tempo, era molto usata la puntura dello sterno. Lo sterno è un osso piatto. Pungendolo di lato si può estrarre midollo tra le due superfici corticali, esterna e interna, dello sterno, del corpo dello sterno. Nell’operazione di prelievo, aspirando violentemente con l’ago, si rompe un po’ di trabecole dell’osso spugnoso, che è delicatino, si aspira e viene giù midollo osseo.
Oggi, molto più usata è l’ala dell’ileo. Essa si presta anche a piccoli prelievi a tipo carotaggio, con dei piccoli trapani che prendono una carotina di osseo: quindi, si può studiare il midollo osseo anche nei suoi rapporti con l’ambiente in cui è inserito. La suddetta è anche la sede da cui si prende midollo osseo nei casi di trapianto di midollo osseo. L’osso dell’anca è un osso piatto. C’è osso rosso. È ben protetto. Non c’è il rischio, come altrove, di andare a pungere organi interni se si sbaglia la mira, perché qui c’è un piano di protezione contro i visceri delicati dell’addome, né di certo ci sono visceri come il cuore.
Cosa troviamo dentro il midollo osseo?
Innanzitutto, troviamo le cellule staminali ematopoietiche, le quali costituiscono una minoranza delle cellule del midollo, ma pure si pongono all’inizio della storia.
Oggi si tende a chiamarle proprio così: cellule staminali ematopoietiche, stem cells.
Le cellule staminali danno origine a tutta la progenie delle cellule del sangue.
Il termine più antico era emocitoblasto, che qualcuno ancora usa, se non altro per affezione, perché è stato proprio un italiano, il Perlata, colui che si è interessato all’argomento e ha partorito l’idea che esista una cellula di questo tipo, capace proprio di dare origine a tutti gli elementi del sangue. La vecchia dizione di emocitoblasta, in fondo, corrisponde come concetto a quella di cellula staminale che l’ha sostituita più di recente.
Blasta è cellula che produce altre cellule o cellula che produce qualche cosa di esterno. Abbiamo, per esempio, il fibroblasta, l’osteoblasta, ecc.
Blasta è anche la cellula progenitrice, quella poco matura di per sé, ma capace di dare origine a tante altre cellule.
Quindi, come già detto, è un termine più antico, ma che ha in fondo la stessa valenza di quello di cellula staminale, è un termine a questo molto simile.
Queste cellule staminali cosa fanno?
Vale il discorso fatto a suo tempo a proposito del compartimento germinativo, e del compartimento germinativo di una zona staminale e di una zona di espansione. [E questo modello è stato partorito proprio, tra l’altro, a partire dal midollo osseo.]
Questa cellula staminale prolifera e dà origine a nuove cellule staminali.
La prima cosa che deve fare, difatti, è riprodurre sé stessa.
Come detto, le cellule staminali si riproducono abbastanza lentamente e sono in grado di mantenere la loro stessa popolazione per tutta la vita dell’individuo, e forse anche di più, se uno le trasferisce in vitro.
Delle cellule figlie, però, alcune cominciano a prendere un’altra strada e si trasferiscono in un diverso stadio. “Si trasferiscono” funzionalmente, non necessariamente morfologicamente (questo magari dopo, come vedremo). Si trasferiscono in quello che è il compartimento di espansione.
Cioè, alcune delle cellule figlie della cellula staminale prendono un’altra strada, cominciano a riprodursi vivacemente, quindi aumentano molto di numero, e, nello stesso tempo, cominciano anche un percorso differenziativo.
Quindi, l’espansione numerica delle cellule e anche l’inizio dell’acquisizione di caratteri differenziati vanno per un certo tempo di pari passo.
Cosa succede?
Succede che si formano, in prima battuta, due tipi di progenitrici.
Ci si potrebbe chiedere come hanno fatto a immaginarsi queste “cose strane”.
È bene vedere come brevemente, perché si capisca come certe idee maturino attraverso percorsi spesso complessi e intricati.
I primi studi sono stati fatti su topini.
È possibile prendere un animale e trattarlo in maniera tale da distruggere completamente le cellule del suo midollo osseo.
Si possono usare farmaci, che colpiscono le cellule proliferanti.
Si possono usare radiazioni ionizzanti.
Il metodo migliore impiega radiazioni ionizzanti a forti dosi.
Si può prendere l’animale, irradiarlo.
In questa maniera l’animale muore dopo pochi giorni di infezione e tutto quanto relativo.
I primi esperimenti si facevano, addirittura, mettendo in circolazione crociata un animale trattato e un animale non trattato.
Si vedeva che elementi dall’animale non trattato andavano a ripopolare l’organismo dell’animale trattato.
Questo non solo sopravviveva là dove era rifornito temporaneamente di sangue e, soprattutto, di globuli bianchi dal donatore. Si poteva anche interrompere la circolazione crociata e l’animale sopravviveva egualmente.
E poi, era possibile anche far proseguire normalmente l’esistenza dell’animale, di là dall’esperimento in questione, sia pure con qualche cautela finché questo aveva pochi globuli bianchi (andava tenuto in camere sterili, come si fa con gli uomini quando si esegue questo stesso trattamento).
Se gli veniva infuso del midollo osseo, si vedeva che le cellule infuse andavano a ripopolare la milza, oltre che, come atteso, il midollo osseo. Nel topo, difatti, per varie ragioni, questo processo avveniva anche nella milza.
Cosa succedeva?
La milza è un organo che c’ha tanti globuli rossi, in maniera da apparire rossino.
C’ha anche delle zone bianchicce, perché ricche di cellule.
Ma quando si è irradiato il topo, le zone bianchicce spariscono e si riformano piccole macchioline
bianchicce solo se si fa questo trattamento, cioè se gli si iniettano elementi del midollo osseo.
Uno andava a guardare queste zone bianchicce, che sono colonie di cellule.
Si vedevano dei gruppettini di cellule dove c’erano globuli rossi, globuli bianchi, megacariociti (che producono le piastrine). Si vedevano degli altri gruppi dove c’erano soltanto progenitori dei globuli rossi. Si vedevano delle altre colonie di cellule dove c’erano soltanto progenitori dei globuli bianchi.
Allora ecco l’idea.
Si immagina che ogni colonia derivi da un unico progenitore.
Da un lato, ci devono essere dei progenitori che possono fare colonie in cui si trova di tutto, progenitori che, quindi, ancora possono dare origine a diversi tipi di discendenti, sino a formare delle colonie dove si trovano cellule tutte d’un tipo.
Dall’altro lato, ci devono essere dei progenitori ormai specializzati per un certo tipo di discendenza. Si ritiene che questi, nell’ordine logico e solito della vita di queste cellule, vengano dopo i precedenti, se no non si potrebbe spiegare il risultato.
Più recentemente, studi analoghi si sono cominciati a fare anche in vitro.
Si sono trovati terreni di coltura adatti per il midollo osseo.
Oggi addirittura si comincia, manipolando i fattori di crescita e di stimolo aggiunti ai terreni di coltura, anche a capire quali sono gli elementi, i fattori che regolano l’indirizzo verso una storia o l’altra della vita di queste cellule.
Questo cenno storico spiega anche perché gli elementi progenitori delle varie cellule si trovano indicati anche come unità formanti colonie.
Di base, difatti, questo è il nome che si dà a quella cellula che, impiantata nella milza di un topo irradiato, oppure oggi anche coltivata in vitro, è in grado di formare una colonia, una unità con tutto dentro.
La CFU, colony forming unit, è per spleen che nella milza forma una colonia dove c’è di tutto.
E poi ci sono le colony forming units E (eritrocitarie), le colony forming units di vario tipo, che poi si rivedranno.
Una volta fatta questa piccola introduzione, molto sommaria, è bene precisare, così per inciso, che una cosa del genere si può fare anche nell’uomo.
Quando si fa? La situazione favorita per fare di queste sperimentazioni è quando il paziente ha delle malattie del midollo osseo, per esempio delle leucemie; e allora bisogna trattare con farmaci contro le cellule proliferanti e con radiazioni ionizzanti, in dosi tali che per uccidere tutte le cellule tumorali bisogna uccidere anche le cellule buone del midollo di questo soggetto.
Allora come si fa a farlo campare? Bisogna prendere qualche altro paziente, che sia sano e paziente, prendergli un po’ di midollo osseo e iniettarlo al paziente trattato, in maniera che questo rigeneri e ricostituisca tutto il suo midollo a partire dalle cellule donate. Si chiama trapianto di midollo osseo ed è praticato in clinica: è un intervento certamente ancora oggi molto impegnativo, ad alto rischio di insuccesso, che merita di essere fatto solo di fronte a malattie a loro volta ad altissimo rischio di mortalità.
Allora, partiamo dalla cellula ematopoietica staminale.
Noi vediamo - vediamo attraverso questi esperimenti!: non è che li sappiamo riconoscere al microscopio, questi elementi (sappiamo che ci sono perché ne vediamo i figli, ma non riusciamo a riconoscere con precisione i genitori) – un progenitore detto mieloide e un progenitore detto linfoide.
Perché questi termini?
Si erano accorti, gli istologi, nella prima metà del secolo scorso, che i linfociti, innanzitutto, hanno un percorso di formazione, sviluppo, differenziamento, diverso da quello di tutte le altre cellule del sangue e, inoltre, compiono parte del loro differenziamento (a quell’epoca si pensava tutto) in sedi diverse dal midollo osseo. I granulociti, i monociti, i globuli rossi e le cellule da cui derivano le piastrine compiono tutto il loro ciclo differenziativo, finché non passano in circolo, nel midollo osseo e non ritornano, poi, a compiere altre tappe della loro vita nel midollo osseo stesso.
Ecco perché si parlava, e si può proseguire a parlare anche oggi:
Lasciamo un attimo da parte il progenitore linfoide. Che cosa ne succede lo vedremo dopo.
Proseguiamo con il progenitore mieloide.
Da questo a un certo punto cominciano a derivare una serie di elementi, che cominciano a prendere un indirizzo via via specifico.
Un elemento si differenzia verso i globuli rossi.
Si chiama serie la successione delle cellule dall’elemento progenitore fino all’elemento maturo e ben differenziato.
Poniamoci, dunque, a livello della serie rossa.
Ci sono all’inizio degli elementi che noi non sappiamo riconoscere microscopicamente, ma sappiamo che già si sono indirizzati, hanno indirizzato la loro famiglia (famiglia che verrà, visto che ancora non c’è) verso la carriera di globuli rossi.
Lo sappiamo perché nella milza, come abbiamo visto, ci sono delle colonie fatte solo da elementi rossi.
Sappiamo che questo elemento progenitore è caratterizzato già dall’essere sensibile a certi fattori di stimolo che promuovono la formazione di globuli rossi.
A un certo punto, cammina cammina lungo questa serie rossa, quindi generazione cellulare dopo generazione cellulare, cominciano, altre cellule, a non essere più così anonime (piccole cellule… tre nucleoli… citoplasma basofilo… chissà che cellula è!!?: così sono non solo i linfociti che hanno ancora i nucleoli, ma anche i progenitori molto precoci che non sappiamo riconoscere).
Cominciano ad acquistare delle stigmate morfologiche caratteristiche, che ci fanno capire che ormai siamo di fronte a un elemento che sta dando luogo alla generazione dei globuli rossi.
E quindi arriviamo ad elementi morfologicamente riconoscibili.
Una delle cose che si richiedono agli studenti è di saper riconoscere questi progenitori identificabili, di cui tra poco si parlerà.
Una serie è, dunque, questa serie rossa.
Un altro elemento progenitore è una CFU, una colony forming unit, una cellula che, impiantata nella milza, genera granulociti neutrofili (i granulociti per eccellenza, perché sono i più numerosi) e monociti.
Da questa poi si differenziano due elementi: un elemento che, non direttamente, ma attraverso una serie di tappe intermedie, riconoscibile al microscopio, diventa un granulocita neutrofilo ( à cellula polimorfonucleata); un altro elemento che diventa un monocita.
Nello stesso modo si formano cellule che prendono il cammino verso il granulocita eosinofilo e verso il granulocita basofilo.
Vedremo come esistano delle chiare similitudini nelle tappe di sviluppo dei vari tipi di granulociti. A questa similitudine morfologica corrisponde però un percorso distinto e separato: cioè, da precursori mieloidi si staccano: un elemento che, dopo una serie di tappe in cui ancora non è riconoscibile, comincia a mostrare i segni del differenziamento basofilo, specializzato per questo; un altro elemento per l’eosinofilo; un altro elemento che prima rimane in grado di fare sia neutrofili sia monociti e poi convince alcune delle sue cellule a diventare granulociti.
Analogamente, ci sono elementi che diventano megacariociti, e daranno poi origine alle piastrine.
I megacariociti sono delle grosse cellule da cui derivano le piastrine, come vedremo tra poco.
Dalla cellula staminale pluripotente, si arriva alla cellula staminale mieloide e alla cellula staminale linfoide.
Sulla serie linfoide ci torneremo sopra.
La serie mieloide.
Elementi, cellule diverse si preparano al differenziamento.
C’è tutta una serie di fattori di crescita, una serie di molecole regolative che, agendo con meccanismo recettoriale, stimolano la proliferazione e il differenziamento di questi elementi.
Non c’è da sapere, evidentemente, quali sono queste molecole.
Quello che è importante richiamare all’attenzione è semplicemente che si cominciano a conoscere, tramite gli esperimenti in vitro di cui si diceva, quali sono i fattori importanti nei vari passaggi.
Una si conosce sicuramente, giacché fa notizia. È quella che dagli elementi progenitori dei globuli rossi stimola poi lo sviluppo dei globuli rossi stessi. In sigla di parla di EPO, che sta per eritropoietina (“poieo” faccio, quindi la poietina è una cosa che fa fare; “eritro” globuli rossi). Invale il cattivo vezzo, nel mondo sportivo, di farsi trattare con eritropoietina per aumentare il numero di globuli rossi circolanti, così da aumentare la capacità di trasporto dell’ossigeno, aumentare la capacità di lavoro aerobico. Qual è il rischio? Il problema basilare è che la dimensione dei vasi non cresce al crescere della concentrazione di globuli rossi nel sangue, cosicché i vasi corrono il rischio di vedersi intasati: un sangue troppo ricco di globuli rossi diventa molto viscoso e con facilità, passando soprattutto nelle vene, dove il circolo è lento, dove il flusso sanguigno è più lento, può coagulare dentro ai vasi, fino addirittura a portare a morte il soggetto.
Analogamente, si conoscono fattori delle altre poietine.
Cosa dobbiamo considerare adesso?
Brevemente, le varie linee.
La serie rossa si caratterizza a partire dal primo elemento visibile.
Il primo elemento che sappiamo riconoscere della serie rossa lo chiamiamo proeritroblasto.
E’ una cellula abbastanza grande.
È da tener presente che il midollo osseo si colora come si colora il sangue, con le stesse miscele.
E si va a colori per individuare le caratteristiche cellulari.
Poi, dopo il proeritroblasto, compaiono gli eritroblasti.
Gli eritroblasti si caratterizzano perché:
E’ una cosa che aveva colpito l’attenzione, questa della cellula basofila di partenza che, pur dovendo arrivare a una cellula acidofila, cominciava il suo processo di differenziamento col divenire ancora più basofila.
Il Serrata, ematologo italiano, si pose il problema, che invero pareva definire una situazione paradossale, nota proprio come paradosso del Serrata.
Oggi sappiamo perché tutto questo accade.
Questa cellula, per produrre emoglobina, ha bisogno di ribosomi e, quindi, la prima cosa che fa è aumentare i ribosomi di cui dispone. Ecco dunque che aumenta la basofilia citoplasmatica.
In questa maniera può sintetizzare emoglobina. L’emoglobina è acidofila. Pian piano, così, il citoplasma arricchito della nuova molecola cambia colore.
È interrotta la sintesi e invece si accumula il prodotto.
Quindi, ci troviamo di fronte a modificazioni del nucleo e a modificazioni del citoplasma.
In base al progressivo diminuire delle dimensioni e alle caratteristiche del citoplasma si parla:
E infine, si arriva al globulo rosso.
Fino ad ora, giacché si è parlato della cromatina, è evidente ci fosse anche il nucleo.
I progenitori dei globuli rossi devono avere il nucleo. In caso contrario, non potrebbero tirare fuori le istruzioni per sintetizzare l’emoglobina, non potrebbero dividersi ed espandersi.
Fino all’eritroblasto, e sicuramente al policromatofilo, questo nucleo è dunque presente.
Nell’acidofilo a volte non si capisce bene. Certo è che anche a livello di quest’ultimo eritroblasto, di può osservare che le cellule si dividono, proseguendo ad aumentare di numero: per questo, naturalmente, è necessaria la presenza del nucleo.
Allo stadio di eritroblasto acidofilo, al nucleo viene dato lo sfratto.
Innanzitutto, si ha un addensamento del nucleo.
E poi, questo nucleo, intero oppure frammentato in piccoli pezzi, va a finire a ridosso della membrana.
Qui si stacca dalla superficie della cellula una specie di gemma, che contiene pochissimo citoplasma e il nucleo, il quale si perde e se ne va.
La cellula, così, alla fine, rimane priva di nucleo e di organuli.
In fondo, questi processi di degenerazione del nucleo, di gemmazione del citoplasma, ricordano un po’ quanto descritto a proposito dell’apoptosi, quando una cellula deve morire.
Evidentemente, gli stessi meccanismi sono usati sia quando la cellula deve morire e farsi tutta a pezzi, sia quando la cellula non deve morire, ma deve egualmente eliminare il nucleo. In quest’ultimo caso, difatti, per allontanarlo deve sfruttare alcuni meccanismi in tutto simili a quelli propri dell’apoptosi
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Quindi, a livello della serie rossa, dopo la fase di differenziamento del proeritroblasto, troviamo nell’ordine: eritroblasto basofilo, eritroblasto policromatofilo, eritroblasto acidofilo, globulo rosso.
Nelle prime fasi di vita, il globulo rosso è maturo e messo in circolo.
Nel midollo osseo, i capillari sanguigni presentano cellule endoteliali che si lasciano staccare facilmente l’una dall’altra per far passare gli elementi che devono poi andare in circolo.
Ci deve essere un sistema di colloquio tra le cellule endoteliali e gli elementi del midollo, perché solo le cellule mature possono passare in circolo, quindi possono dare un segnale alle cellule endoteliali perché si stacchino e lascino loro spazio per passare.
Addirittura, a volte sembra che le cellule endoteliali possano formare come dei canali attraverso il citoplasma, così da permettere, da favorire il passaggio degli elementi maturi.
Gli elementi immaturi normali in circolo non passano. Quindi, ci deve essere un sistema di arresto.
C’è da ricordare che il globulo rosso appena formato mantiene un po’ di ribosomi dentro. C’ha un po’ di tracce ancora che sta finendo di consumare. Se noi prendiamo il sangue fresco, senza prima fissarlo, e lo mescoliamo con un particolare colorante basico che si chiama blu brillante di cresile, questo po’ di ribosomi precipitano, quindi riescono a formare una specie di reticolato dentro il globulo rosso basofilo, un reticolato che si vede. Per questa rete basofila nel citoplasma, questi globuli rossi giovani sono chiamati reticolociti.
Essi rappresentano poco meno dell’1% delle cellule. Questa percentuale torna. Un globulo rosso vive circa 120 giorni. Il reticolocita rimane tale circa 24 ore, poi perde questo materiale che lo contraddistingue. E quindi, ogni globulo rosso passa circa un centoventesimo della sua vita come reticolocita. Su tutti i globuli rossi che in un momento sono in circolo, un centoventesimo saranno quelli formati nell’ultimo giorno, saranno reticolociti (0.8 per mille circa).
I numeri visti costituiscono un dato interessante, perché in certe malattie del sangue può diventare importante andarli a contare.
I reticolociti non si vedono se non si cercano. Bisogna prendere il sangue fresco, mescolarlo subito col colorante, e fare lo striscio subito dopo per andare a vedere queste cellule. Diversamente, esse non si possono contare. Va fatta la ricerca quando si fa il prelievo. A prelievo finito non si ha più il tempo per procedere.
Vi dico subito anche le caratteristiche della serie bianca, quella ben studiata è la serie dei granulociti, quella che porta alla formazione dei granulociti: neutrofilo, eosinofilo, basofilo.
Il primo elemento che vediamo lo chiamiamo mieloblasto.
Il mieloblasto rassomiglia al proeritroblasto.
È una cellula a 12, anche a 14 μm di diametro.
È una cellula grande.
Ha nucleo rotondo.
Presenta più d’un nucleolo.
Ha citoplasma delicatamente basofilo.
Allora la differenza dov’è?
La differenza è che il mielocita ha nel citoplasma tutta una serie di granuli azzurrofili: ha già cominciato a sintetizzare e produrre enzimi lisosomiali e a formare una serie di lisosomi – lisosomi che contengono solo enzimi, corrispondono al vecchio concetto di lisosoma primario – di dimensioni tali da essere visibili al microscopio ottico come granuli di un colore rosso venoso.
Questo colore rosso venoso, nelle comuni colorazioni per il sangue, viene (fuori) solo se si usano nella miscela colorante dei particolari coloranti basici che si chiamano azzurres.
Ecco perché sono detti azzurrofili, questi granuli: perché prendono l’azzurre e diventano viola (non rimangono blu).
A un certo punto, cosa succede?
Questi mieloblasti son tutti uguali.
Il mieloblasto è anonimo: non sappiamo assolutamente che tipo di granulocita diventerà.
A un certo punto, in una zona di queste cellule, cominciano a comparire dei granuli specifici: neutrofili, eosinofili, oppure basofili.
In quale zona?
Dove c’è il golgi, perché i granuli specifici vengono formati attraverso la serie reticolo endoplasmatico-apparato di Golgi.
C’è una particolarità interessante: è stato visto che mentre i granuli azzurrofili gemmano dalla faccia trans del Golgi, i granuli specifici sembrano gemmare dalla faccia cis del golgi.
Per ora questo dato è stato riportato più volte e mai contraddetto.
Quindi avrebbero un percorso un po’ particolare: avrebbero un breve soggiorno nel golgi le molecole che ci sono qui.
Di fatto, quello che importa dal punto di vista morfologico è che noi vediamo che in una zona del citoplasma vengono a mancare i granuli azzurrofili e invece compaiono i granuli basofili (?!? “specifici”??).
Il nucleo vede diminuire il numero dei nucleoli e si fa un po’ a barchetta, cioè diventa un nucleo praticamente semisferico.
Il citoplasma è più abbondante dalla parte dove il nucleo è piatto ed è proprio qui che si trova l’apparato del Golgi ed è proprio qui che cominciano a comparire i garnuli specifici.
Questo elemento si chiama promielocita.
Promielocita, che potremo a questo punto distinguere in promielocita neutrofilo, promielocita eosinofilo, promielocita basofilo, perché vediamo i granuli specifici di vario aspetto.
La tappa successiva qual è?
Questa cellula si riempie di garnuli specifici: non stanno più solo vicino al nucleo, nella zona del Golgi, ma tutta la cellula si riempie di granuli specifici, mentre diminuiscono, perché non se ne formano più e si dividono (visto che le cellule continuano a dividersi), e quindi i granuli azzurrofili precostituiti si ripartiscono tra le cellule figlie.
Diminuiscono i granuli azzurrofili e la cellula si riempie tutta di granuli specifici.
Il nucleo mantiene le caratteristiche che si dicevano.
Questo sarà chiamato mielocita.
L’ultimo stadio qual è?
Il nucleo si deforma.
Sappiamo che i granulociti hanno il nucleo polilobato, poco o molto, ma polilobato.
Ebbene, la prima deformazione è quella del nucleo a ferro di cavallo.
A ferro di cavallo perché appare come una C molto marcata, stretta e con una curva proprio di almeno 180°.
La tappa successiva è l’intaccatura del nucleo proprio a formare due lobi.
A questo punto il granulocita può anche passare in circolo.
In condizioni di estremo stimolo del midollo, per esempio infezioni importanti, anche i metamielociti possono passare in circolo.
Elementi più immaturi normali non passano in circolo.
Se uno vede in circolo un promielocita, porta iella, perché significa che questa è una cellula che non è più sotto i meccanismi di controllo che regolano il passaggio in circolo, significa che quindi è fuori delle possibilità di controllo dell’organismo, è una cellula tumorale che fa quel che le pare.
Quindi, il mieloblasto: solo granuli azzurrofili.
I mielociti: granuli specifici.
Il promielocita: tanti granuli azzurrofili e pochi granuli specifici.
Il mielocita: granuli specifici dappertutto nel citoplasma.
Il metamielocita: come il precedente e il nucleo a ferro di cavolo.
Segnatevi questi aspetti schematici.
Il midollo osseo è un campo difficilissimo.
Cosa vi chiediamo noi? Di sapere lo schema, e la logica che c’è dietro, perché questa è alla base per capire le potenzialità rigenerative, le potenzialità terapeutiche, tutto quel che succede nel bene e nel male nel midollo osseo. Vi chiediamo di conoscere gli elementi identificativi delle varie serie, nella maniera schematica che si è vista. Rimangono fuori i monoliti e i megacariociti, di cui si parlerà comunque tra breve. Vi chiediamo, se vedete uno striscio di midollo, di sapere identificare quelle cellule – e magari vi diciamo quali sono noi – che sono con le stimmate molto chiare, cioè chiaramente identificabili. Per il resto, a meno di non essere specialisti, è molto difficile parlare degli altri elementi presenti.
Quindi, il senso dello studio non deve essere che voi siate in grado di interpretare un qualsiasi striscio di midollo. Ma di dimostrare, identificando quelle cellule che hanno i segni molto chiari di quali sono, di conoscere lo schema di evoluzione di queste cellule.
Cosa voglio dirvi? Intanto, questo era lo schema che mi premeva. Vi aggiungo un altro dato. Vi ho detto che proeritroblasti, eritroblasti, mieloblasti, promielociti, mielociti, metamielociti non devono mai passare in circolo. Guai, trovarli: è segno che qualcosa di grosso è sfasato in queste cellule e nei loro rapporti con i capillari del midollo.
Non è così per le cellule staminali. Le cellule staminali sono delle cellule vagabonde. Vedrete quando farete embriologia che ce l’hanno nel sangue, per giocare un po’ con le parole, perché si formano in una certa zona dell’embrione, poi migrano in un’altra zona dell’embrione attraverso i vasi sanguigni, poi, quando al terzo mese, comincia a formarsi tessuto osseo, migrano dentro alle cavità dell’osso per formare tessuto osseo. Quindi, è nella loro storia: quella di spostarsi usando il circolo sanguigno. E noi, un tempo non si sapeva, ma ora sappiamo che nel nostro sangue circolante qualche cellula staminale… pochissime, sono una non so quante migliaia di globuli bianchi, quindi sono pochissime. Passano in circolo. Noi non le riconosciamo. La morfologia ricorda quella dei linfociti. Per cui, a voler sapere se una cellula fatta a linfocita in realtà è una cellula staminale, dovresti metterla in coltura e vedere cosa sa fare. Però, sappiamo, proprio dal fatto che dal sangue periferico, se uno lo mette in coltura, si riesce a tirar fuori di tutto, che esistono delle cellule staminali circolanti. Cosa ci dice questo? Ci dice che le cellule staminali, di suo, possono attraversare la barriera midollare, ci dice che possono andare in circolo, e poi… poi non le ritroviamo mica in altri tessuti!, le cellule staminali midollari. Quindi, significa che ritornano nel midollo osseo. Devono avere delle molecole di membrana che riconoscono altre molecole di membrana sui capillari del midollo osseo, e permettono loro di ritornare a casa (homing, dicono gli anglosassoni). Il ritorno a casa nel midollo, dunque, si basa sul riconoscimento specifico tra molecole di membrana della cellula che è in circolo e molecole di membrana dei capillari del distretto dove farà ritorno.
Questo ci spiega anche una cosa. Quando noi facciamo il trapianto di rene, bisogna riattaccare il rene dov’era. O da qualche altra parte, ma insomma sempre collegato con tutti i suoi tubicini, com’è nell’organismo di partenza. Quando facciamo il trapianto di cuore o di fegato: lo stesso. Quando si fa il trapianto di midollo, non è che si va a rimettere le cellule dentro le ossa! Si iniettano in circolo. Si prende il midollo del donatore e si inietta, come fosse una trasfusione di sangue, si mette in circolo. Ci pensano da sole, le cellule staminali, a trovare dove andare a stare. Non hanno bisogno che ce le mettiamo noi. Da sole: hanno i recettori per riconoscere i capillari del midollo osseo, e uscire dal circolo lì, e piazzarsi lì, senza bisogno di altre indicazioni. Questo tenetelo presente.
Vedrete, chi di voi si interesserà alla problematica, che addirittura è possibile, con certi stimoli, con certi farmaci, aumentare il numero di cellule staminali in circolo per certi scopi terapeutici.
Quindi, le cellule staminali paradossalmente possono trovarsi in circolo, una minima quantità. Poi, come si sa, si invecchia, più si invecchia meno si ha voglia di andare a spasso. Succede anche alle cellule staminali. Nel feto ne troviamo tante in circolo. Nel bambino ancora ancora. Via via che passano gli anni il numero diminuisce, e si stabilizza intorno alla vostra età. Questo, spiega, per inciso, perché una fonte preziosa di cellule staminali è il sangue del cordone ombelicale. E c’è ora tutto un programma per la raccolta e la conservazione di questo sangue a scopo terapeutico perché lì si trovano tante cellule staminali, che ancora sono molto abbondanti nel circolo fetale, e quindi nel sangue che circola anche dentro i vasi del cordone ombelicale (e poi diminuiranno negli anni successivi).
Due ultimi dettagli, che poi tanto dettagli non sono, sulle cellule staminali ematopoietiche.
Primo. Grande potenzialità rigenerativa delle cellule ematopoietiche. Esperimenti su animali… Non sappiamo se sia vero anche sull’uomo, ma sicuramente gli esperimenti sui roditori di laboratorio ci dicono che nell’animale pan-irradiato, quindi con dose letale, è sufficiente infondere una cellula staminale, una sola, per rigenerare tutto il midollo di quell’animale e farlo vivere nel tempo successivo. Una cellula. Sembra che una cellula staminale sia sufficiente, almeno nell’animale, per rigenerare tutto un midollo.
Secondo. Ma in fondo, diceva un vostro compagno, questa storia che le cellule staminali vanno a giro è solo espressione di una mentalità disposta ad andare a giro? Quando farete l’ematopoiesi pre-natale, vedrete, è vitale per queste cellule che devono spostarsi dalla sede dove si formano all’abbozzo del fegato, quando compare il fegato, e poi, da questo, addentro il tessuto osseo, quando compare il tessuto osseo. E quindi, probabilmente, non hanno modo di sapere se c’è già pronto un ambiente osseo: vanno a giro, se lo trovano si fermano se non lo trovano tornano indietro. Quindi probabilmente è un fatto di questo tipo. Ma, uno dice, non è che può rivelare anche qualche altra cosa? Ve lo dico sottovoce. Da un paio di anni, sono comparse delle segnalazioni in cui, in modelli sperimentali… Sono stati presi degli animali, sono stati pan-irradiati, gli sono state iniettate cellule midollari di un altro animale… Si hanno le indicazioni che cellule figlie di quelle donate non solo vanno a ricostituire il midollo dell’animale ricevente, ma piccole quote di cellule figlie di queste sembrano andarsi a ritrovare anche in tessuti epiteliali, in tessuti connettivali. Allora, uno si chiede, come fanno a dire che sono quelle del donatore e non quelle del ricevente? Perché usano dei missmatch (?) maschio-femmina. Per cui, se io in un soggetto femminile inietto cellule di un donatore maschio, posso andare a ricercare il cromosoma Y nelle cellule dei vari tessuti, e vedere se derivano dall’organismo ricevente o dall’organismo donatore. Ecco. Allora: qualche cellula staminale può varcare la barriera endoteliale anche fuori del midollo e trasformarsi in una cellula staminale dell’epidermide, di una ghiandola o di quel che volete. Sarà vero, non sarà vero, sarà importante…: non lo so, ma penso di sì. I risultati, provati da più laboratori, sono alquanto convincenti. Quello che non si sa è se si tratta di un evento eccezionale, che succede perché questo animale è stato pan-irradiato e quindi in qualche modo la sua biologia è diversa e ha particolari condizioni di stimolo alle cellule staminali di tutti i tessuti (tra le altre cose la pan-irradiazione non danneggia solo il midollo, danneggia anche altri tessuti, tutte le cellule proliferanti), o se rappresenti il venire a galla di un fenomeno che, sia pure a basso ritmo, succeda anche in condizioni normali o comunque sia utilizzabile, per esempio a fini di una medicina rigenerativa, per far rigenerare tessuti anche diversi dal midollo osseo. Sarà importante, non sarà importante… Da due anni si sa qualcosa, è probabile che tra altri quattro si possa già cominciare a dire se è un tema promettente e destinato a svilupparsi oppure se rimane una curiosità sperimentale. Ve l’ho presentato, vi ripeto, sottovoce, perché sono ancora dati da capire bene. Però è certamente uno dei campi in cui la ricerca di base per la medicina sta andando avanti, perché voi intuite, anche superficialmente, quelle che potrebbero essere le implicazioni pratiche, di avere “una fonte di cellule”. E magari si potrebbero utilizzare quelle del cordone ombelicale, che tutto sommato è materiale a perdere, non costa niente (tra virgolette). Poter avere una banca di cellule da cui poter rigenerare non solo midollo, ma anche altri tessuti. Ripeto: è di certo abbastanza vero quanto in più hanno dimostrato. Ma sarà significativo da un punto di vista biologico-clinico o sarà una rarità sperimentale, solo il tempo lo dirà.
Per ora, voi tenete per certo: in primo luogo, che in circolo si trova un piccolo contingente di cellule midollari; in secondo luogo, che questo contingente può anche essere aumentato trattando con farmaci che stimolino il passaggio in circolo; in terzo luogo, che queste cellule midollari dal circolo stanno ritornando nel midollo osseo [tanto è vero che anche se io le inietto in un animale diverso o in un organismo, anche umano, diverso da quello di partenza, vanno a piazzarsi nel midollo osseo (se poi vanno a piazzarsi anche da qualche altra parte mettiamoci, per ora, un punto interrogativo, lasciamo aperta la questione, non è chiusa)].
Vedete. Questo è un aspetto del midollo osseo.
Una cellula grande, col nucleo con cromatina chiara, debole basofilia, niente granuli nel citoplasma. à Un proeritroblasto.
Una cellula un po’ più piccola, col citoplasma blu anche questa. à Un eritroblasto basofilo.
Cellule col citoplasma un po’ a mélange. à Eritroblasto policromatofilo. Eritroblasto acidofilo.
Vedete le zolle grossolane della cromatina.
E poi da qui nasceranno i globuli rossi maturi.
I globuli rossi, mentre si formano, è stato visto stanno accolti da una cellula che gli fa da… a me sembra una portaerei, ma la chiamano cellula nutrice. È un macrofago, un macrofago con delle propaggini. E a ridosso, quasi nelle tasche formate tra uno pseudopodo e l’altro del macrofago, vengono a trovarsi gli elementi progenitori della serie rossa.
Questo macrofago che sa fornire? Intanto, un microambiente, anche per contatti intercellulari, che creano le condizioni ideali per la formazione di globuli rossi. Secernono, probabilmente, fattori solubili che stimolano la proliferazione e il differenziamento di queste cellule. Terzo, mette a disposizione ferritina.
Tenete presente che il globulo rosso deve fare tanto gruppo eme. Gli servono i mitocondri, perché la sede di sintesi del gruppo eme sono i mitocondri. Il DNA è nucleare. Quindi: gli enzimi per la sintesi dell’eme vengono sintetizzati dai ribosomi dello ialoplasma sulla base di istruzione del DNA nucleare, ma poi una volta sintetizzati, questi enzimi entrano dentro la matrice mitocondriale, attraverso i sistemi di importo mitocondriali, ed esercitano la loro attività catalitica dentro i mitocondri. E poi il gruppo eme riesce. E poi, hanno bisogno, per fare il gruppo eme… ci vogliono gli enzimi, per fare la componente organica, e ci vuole ferro. Il ferro si ottiene dal circolo. E nel circolo il ferro gira attaccato a una proteina che si chiama transferrina. I macrofagi dell’isolotto eritropoietico, come si chiama, secernono la componente proteica di una proteina che si chiama ferritina. Apoferritina sarebbe la proteina senza il ferro attaccato. A questa apoferritina si lega il ferro, che dalla transferrina circolante passa a questa apoferritina che diventa ferritina. E la vediamo sulla superficie dei globuli rossi, dove si costituisce per la combinazione della apoferritina secreta dai macrofagi e del ferro che viene dal circolo. I globuli rossi la endocitano. È un processo di endocitosi mediata da recettori: c’è tutta una serie di vescicole coated che mediano l’assorbimento della ferritina, e poi utilizzano il ferro per la sintesi del gruppo eme, per fare emoglobina.
Bene. Quindi, questo macrofago serve da supporto meccanico, da supporto interattivo attraverso la membrana, da supporto trofico, in quanto mette a disposizione ferritina per l’assorbimento del ferro… e, ripeto, sembra anche da fattore di secrezione di molecole solubili che stimolano questi processi.
Questo è un isolotto eritropoietico. Vedete: questo è il macrofago. E queste cellule, che intorno, a contatto con questa, si stanno differenziando. Vedete questo aspetto della cromatina, con queste zolle grossolane degli eritroblasti. E poi, si differenziano in globuli rossi.
Ecco qui un elemento che ormai ha perso il nucleo. C’ha ancora qualche mitocondrio, c’ha qualche ribosoma. È un reticolocita. Se io lo guardassi all’ottico, questo sarebbe un reticolocita. C’ha ancora una forma un po’ bizzarra. Evidentemente ha appena buttato fuori il nucleo, e deve ancora polimerizzare lo scheletro sotto membrana per prendere la bella forma a lente biconcava.
Ecco, qui volevo farvi vedere che ci sono dei globuli rossi che c’hanno dentro questo materiale granuloso, questa sostanza granulo-filamentosa, come viene detta, che li qualifica come reticolociti.
Qualche volta, al microscopio ottico, si riconoscono i reticolociti anche nei comuni strisci, perché possono presentare degli anelli basofili così, nel citoplasma. Si chiamano anelli di Cabot: sono residui dell’involucro nucleare.
In questa cellula, vedete, il nucleo, invece che essere tutto espulso… in qualche modo il materiale nucleare è stato buttato fuori, ma l’involucro è rimasto e forma questi anelli di Cabot, oppure corpi di Jolly, che sono sempre residui di cromatina rimasta dentro.
Sono gli unici casi, ma sono poche le cellule caratterizzate così… Sono gli unici casi in cui potete veder qualcosa in un comune striscio, se no dovete fare la ricerca dei reticolociti, per benino, con la colorazione sopravitale.
Questa cellula ha qui nel citoplasma tanti granulini violacei, granulini azzurrofili. Allora: cellula grande, citoplasma basofilo, nucleo tondo, granuli azzurrofili. à Mieloblasto.
In questa cellula qui, nella zona intorno al nucleo, c’è meno punteggiatura violacea. Cosa vuol dire? Che lì cominciano a comparire granuli specifici neutrofili. Ricordatevi: i granuli neutrofili sono piccoli ma risolvibili. Quindi impartiscono una sfumatura grigiastra al citoplasma. Non è facile risolvere i singoli casi. à Un promielocita neutrofilo.
Questo è un nucleo a ferro di cavallo di à un metamielocita.
Qui ormai granuli azzurrofili ce ne son pochini. Questo è à un mielocita.
Questa è una cellula che è piena di granuli che sono granuli eosinofili. Quindi sarà à un mielocita eosinofilo.
Eccoci qui a una cellula gigante, decisamente fuori misura.
Ci sono, nel midollo osseo, delle cellule giganti, dai 70 ai 100 μm di diametro. Con questo buffo nucleo bitorzoluto. Sembra una patata quando fa i butti, e perciò lo chiamiamo nucleo gemmante. Quindi, nucleo gemmante: vi faccia venire in mente un tubero da cui gemmino, giustappunto, tante piccole protuberanze. Grosso nucleo. Cellula con grosso nucleo. Be’, è grosso il nucleo, è grosso tutto. Ma colpisce questo grosso nucleo. Ecco il nome: megacariocita. Cellula dal grosso nucleo.
Il megacariocita si forma da un elemento progenitore in cui si va incontro a una divisione del nucleo senza divisione del citoplasma, e poi i due corrodi cromosomici figli si rifondono insieme nello stesso nucleo. Si chiama endomitosi. In fondo, è una cellula che usa il processo mitotico per raddoppiare ordinatamente il proprio patrimonio cromosomico. E c’ha un nucleo poliploide. Tra 12 e 72 ploidi. Quindi: fortemente poliploide. L’esigenza di avere tanti cromosomi: per dirigere la sintesi di materiale dentro un abbondante citoplasma. E c’è bisogno di questa superficie irregolare del nucleo per garantire la superficie di scambio tra nucleo e citoplasma.
Cosa fa questa cellula? Questa cellula, il megacariocita, è il progenitore delle piastrine. Dentro il citoplasma si formano i granuli che si trovano dentro le piastrine. Poi i mitocondri. Tubuli di reticolo liscio. Poi, a un certo punto, compaiono delle vescicole che si allungano, delimitate da membrana, con l’aspetto della membrana esterna cellulare, che si fondono tra loro, si fondono con la superficie cellulare, e spezzano il citoplasma in tanti piccoli isolotti ognuno dei quali diventa una piastrina.
Ecco qui, elementi giovani. Citoplasma basofilo, senza granuli. Nucleo non proprio grandissimo. à Megacarioblasti.
E gli elementi maturi. à Megacariociti.
E qui vedete bene un megacariocita, come si dice, in piastrinazione, o in piastrinogenesi. Dalla superficie della cellula… è come se fossero tanti coriandolini… si sfaldano via frammenti di citoplasma. Voi capite che prima si deve accumulare tutto quel che serve: i granuli, il reticolo, i mitocondri, il citoscheletro (l’actina, la tubulina per fare i microtubuli, ecc.). Poi, devono formarsi delle membrane che formano come dei solchi tra un pezzettino di citoplasma e un altro, collegati con la membrana esterna, per cui si stacca come una zolla di citoplasma, benché marcato dalla sua membrana. E quella è una piastrina. E qui vedete ce ne stanno tante, che formano proprio una specie di propaggine, che sporge dalle cellule endoteliali, e poi si sfalda in piastrine che vanno via in circolo.
Ecco qui, un’immagine al microscopio elettronico. Intravedete queste fessure che si formano e che poi, confluendo tra loro, e saldandosi alla superficie cellulare, suddividono il citoplasma in frammenti che diventano piastrine.
Più semplice è la storia dei monociti.
Qualcuno parla di un monoblasto, promonocita, monocita. Ma, in realtà, i termini monobalsto, promonocita ci parlano di una cellula che rassomiglia un po' al mieloblasto. Grande, con il nucleo, con nucleoli, citoplasma … (?). Qualche granulo azzurrofilo, ma pochini pochini, così come il monocita, di granuli azzurrofili, ce n’avrà pochini pochini, uno o due. Quindi, in fondo, non sono altrettanto ben caratterizzati. Sono come… Il progenitore del monocita, quando appare riconoscibile, è un po’ più grosso del monocita, un pochino più basofilo del monocita, con tra o quattro granuli azzurrofili in più di un monocita. Quindi, è meno ben caratterizzato, meno ben riconoscibile.
Allora: da monocita, una volta che passa nei tessuti, si differenzia in macrofagi, e altre cellule collegate coi macrofagi.
I granulociti possono passare nei tessuti e rimangono granulociti.
I linfociti li vedremo la volta prossima, la storia dei linfociti.
Dal midollo osseo derivano anche i mastociti.
Sappiamo che da cellule midollari è possibile tirare fuori unità formanti colonie mastocitarie.
In vitro, è possibile dare elementi con caratteristiche sostanzialmente staminali. Vi dico sostanzialmente perché c’è ancora difficoltà ad identificarle con certezza.
Comunque è possibile, a partire da progenitori midollari, tirare su colonie di mastociti. Si cominciano a sapere quali sono i fattori che regolano il differenziamento dei mastociti. Quello che non sappiamo… è chiaro che ci deve essere un progenitore midollare, ci deve essere un elemento circolante, e poi si va nei tessuti, e qui compie l’ultima tappa differenziativa e diventa mastocita, cioè sviluppa i granuli basofili, metacromatici, si arricchisce di eparina, di istamina e di tutte le altre molecole che gli va di produrre, e quindi si mette a fare il suo lavoro. Non sappiamo che aspetto abbia l’elemento circolante. Probabilmente si confonde, anche lì, con i monociti. Magari c’avrà l’aspetto a piccolo monocita.
Quando si liberano le cellule del sangue, in genere si cerca di staccare i globuli bianchi. Si fa una centrifugazione: i globuli rossi vanno a fondo e rimangono a galla i globuli bianchi. Ci si sbarazza in qualche modo delle piastrine. I globuli bianchi si fanno aderire… si mettono dentro a un vasetto da coltura, e alcuni di loro si appiccicano subito al vetro. Quelli che si appiccicano: vai!, sono cellule appiccicosissime, sono monociti. C’hanno già la adesività che poi sarà tipica dei macrofagi. Quelle che non aderiscono le consideriamo grosso modo linfociti. E poi, questi linfociti sapete che si possono dividere, sulla base di certe caratteristiche delle molecole di membrana, in linfociti T, in linfociti B e nelle cellule che non sono né T né B (un tempo si parlava di “cellule nulle”, oggi come oggi anche nella letteratura anglosassone prevale il termine “cellule non T non B”, cioè cellule di cui non si può dir nulla, che comprendono probabilmente elementi natural killer, cellule staminali in visita di piacere per il circolo, progenitori dei mastociti, elementi che in qualche modo non appartengono a nessuna serie ben caratterizzata).
Quindi, ecco che sappiamo bene che in circolo esistono i progenitori dei mastociti, è ragionevole ritenere che abbaino la morfologia di probabilmente piccoli monociti, ma non possiamo identificarli con certezza mentre sono in circolo, si confondono con gli altri elementi. Siamo certi che derivano dal midollo. Come hanno fatto? Hanno provato anche nell’uomo. Con quel giochino dei trapianti maschio-femmina. Cioè, in soggetti che sono stati sottoposti a trapianto di midollo osseo per ragioni terapeutiche, e in cui, non essendoci un donatore dello stesso sesso, è stato usato un donatore maschio per un soggetto femmina – si cerca di non farlo perché ci sono alcuni antigeni minori di istocompatibilità sul cromosoma Y, ma, se non c’è nulla di meglio, si fa –. A distanza di anni, sono state prese delle biopsie di pelle, che si studia bene, non è fortemente traumatica. Ed è stato visto che esistevano mastociti, così come i macrofagi, che avevano il cromosoma Y. E quindi significa che derivavano dalle cellule del donatore, e quindi dal midollo osseo, che si era rigenerato a partire dalle cellule trapiantate.
Quindi, siamo certi che i mastociti derivano dal midollo osseo. L’aspetto degli elementi circolanti… non ha un aspetto proprio, e quindi si confonde con i piccoli monociti.
L’unica cosa che si riconosce bene dentro il midollo osseo è il megacariocita: è grande e c’ha questo nucleo gemmante.
Vi dicevo. I monociti passano in circolo e diventano macrofagi.
Il destino più comune di queste cellule è diventare macrofagi. Diventano più grandi, acquistano capacità fagocitaria, diventano capaci di un buon movimento ameboide, sviluppano tutti i recettori di membrana – un po’ ce l’hanno di già i monociti, ma di più ne sviluppano i macrofagi per essere adesivi, per riconoscere il materiale da fagocitare, e via discorrendo -, sviluppano il citoscheletro, sviluppano gli enzimi lisosomiali. E diventano macrofagi! C’è molto da raccontare su questa storia.
Quello che è interessante è che non solo possono diventare macrofagi.
Abbiamo visto gli osteoclasti e i condroclasti. Bene, i monociti possono diventare osteoclasti. Si fondono tra loro e diventano cellule capaci di riassorbire tessuti mineralizzati attraverso meccanismi molto sofisticati.
Cellule di questo tipo possono andare a piazzarsi intorno all’endotelio nei capillari encefalici, e diventano cellule – ne risenterete parlare a proposito di tessuto nervoso – di microglia, o microglia. I neuroni sono delle cellule con dei prolungamenti. Queste cellule… sarà meglio non farsi notare… e mettono su anche loro dei piccoli prolungamenti. Microglia spinosa, si chiama, perché sviluppa delle piccole propaggini sottili delle cellule. Evidentemente ci devono essere dei fattori… Io ve lo dico come una battuta, ma ci devono essere, nell’ambito del tessuto nervoso, dei fattori che stimolano la sintesi e l’organizzazione di molecole del citoscheletro in maniera da sviluppare propaggini un po’ in tutte le cellule che ci sono. Queste cellule normalmente stanno lì, diciamo inerti, ma se si crea un danno, se del tessuto nervoso va incontro a alterazioni, si attivano alla fagocitosi, e possono diventare grosse, globose, microglia globosa. Fagocitano quel che c’è, spesso fagocitano grassi di membrana, diventa microglia schiumosa, perché dentro si formano tante goccioline, tanti lisosomi pieni di grasso in fondo, e quindi con l’aspetto un po’ di cellule schiumose. In fondo, sono dei macrofagi un po’ particolari, specializzati per vivere dentro il sistema nervoso.
Non solo. Macrofagi li possiamo trovare in posizione endoteliale. Nel fegato, per esempio, alternate a delle cellule endoteliali dei capillari del fegato, ci sono delle cellule, ci sono dei veri e propri macrofagi, si chiamano cellule di Kupper, o von Kupper, che sono dei macrofagi.
Negli organi come la milza, come i linfonodi, lo stesso possiamo trovare a tappezzare spazi linfatici, al posto di cellule endoteliali linfatiche, macrofagi.
E inoltre, dove c’è anche questo tessuto reticolare tridimensionale, macrofagi si possono trovare nelle maglie di questo reticolo, ma anche aderenti alle fibre reticolari, allungate a ridosso di ognuna.
Tutto sommato, queste cellule, senz’altro diverse per dimensioni, per certe caratteristiche… però sono tutte collegate tra loro da una capacità fagocitarla, da una origine dal monocita… E sono di origini in un insieme che ha assunto termini diversi di volta in volta. Quando, all’inizio, non si capiva bene che per esempio alcuni macrofagi che stavano a tappezzare vasi erano macrofagi, non erano cellule endoteliali capaci di fagocitare, erano veri e propri macrofagi, si parlava di sistema reticolo-istiocitario. Istiocita è un vecchio termine per macrofago. Sistema reticolo-endoteliale o sistema reticolo-istiocitario. Sistema reticolo-endoteliale: cellule che stanno nel tessuto reticolare, cellule che stanno in posizione endoteliale e fagocitano. Sistema reticolo-istiocitario: le solite cellule di prima, ma valorizzando l’attività istiocitaria, cioè la fagocitosi. Il termine ora è diventato sistema dei fagociti mononucleati: fagociti perché son fagociti (be’, alla fine c’è da metterci anche l’osteoclasta, che funziona non fagocitando, ma rigurgitando gli enzimi, ma insomma sempre lui è), mononucleati perché derivano dal monocita… ritorna fuori il vecchio termine di leucociti mononucleati. Come se quegli altri, di nuclei, ne avessero tanti… sappiamo che è un solo nucleo, polimorfo. Però, il vecchio termine di leucocita mononucleato, per indicare linfociti e monociti, cioè gli agranulociti insieme, in questa parola… Fagocita mononucleato.
Qual è la filosofia, al di là dei termini che si possono dare o non dare?
Ricordatevi che esiste una congerie di cellule, imparentate tra loro, con un unico progenitore midollare e un unico progenitore circolante, e che possono assumere aspetto, posizione e attitudini funzionali diverse, dal macrofago (che non fa altro che fagocitare) alla cellula di microglia (che sa stare lì ferma, buona, e attende che ci sia qualcosa da fagocitare anche per anni, prima di mettersi in attività) all’osteoclasta (che rigurgita i suoi enzimi, ma anche i suoi protoni per ingerire l’osso)… Quindi, sia èpure con attitudini diverse, ci sono queste cellule tutte imparentate tra loro, e che quindi risentono anche di stimoli fisiologici e patologici, e si modificano in condizioni fisiologiche e patologiche, in qualche modo coordinatamente tra loro.
Tra le cellule che fanno parte di questo sistema dei macrofagi, in fondo, ci sono anche delle cellule che sono specializzate per una funzione particolare: la presentazione di antigeni.
Qui occorre fare una piccola premessa. E poi, questo discorso andrà mezzo oggi e mezzo la volta prossima.
Voi avete già visto che esistono dei linfociti, detti linfociti T, e degli altri linfociti, detti linfociti B.
Possiamo qui fare un piccolo passo indietro.
Come nascono questi linfociti? Tenete presente che io morfologicamente non li distinguo: i linfociti T e i linfociti B sono rigorosamente uguali.
Sono diversi per molecole di membrana. Quindi, con anticorpi diretti contro le molecole di membrana dell’uno o dell’altro posso distinguerli. Sanno aderire… i linfociti T aderiscono ai globuli rossi di montone e i linfociti B no, perché c’hanno una molecola di membrana che s’incastra con quella dei globuli rossi. Quindi, c’hanno delle molecole diverse, che io posso riconoscere o con la tecnica delle cosiddette rosette, facendoli legare a dei depositi, o con anticorpi diretti contro di esse. Ma, morfologicamente, sono uguali.
Sono anche diversi funzionalmente, e sono diversi per la maniera come maturano.
Cosa sappiamo?
Noi vediamo che dalla cellula staminale ematopoietica si differenzia non solo un progenitore mieloide, ma un progenitore linfoide.
Questo progenitore linfoide, a sua volta, può prendere due strade: può diventare un precursore dei linfociti T oppure può diventare un precursore dei linfociti B.
Cosa succede? Il precursore dei linfociti T passa in circolo. È una cellula molto molto molto immatura. Niente di male se passa in circolo. E c’ha delle molecole di membrana che le permettono di fare homing, cioè di andare a localizzarsi nel timo. Il timo è un organo piazzato subito dietro lo sterno. E nel timo, attraverso un lungo processo – casomai ci torneremo su la volta prossima se ci sarà tempo, se no ve ne parleranno gli immunologi, ve ne parlerà qualcun altro –, l’importante è che nel timo questa cellula diventa un linfocita T, capace di riconoscere un certo antigene.
Ricordatevi: questo processo di differenziamento comporta: in primo luogo, proliferazione cellulare; e in secondo luogo, addirittura delle mutazioni del genoma di questa cellula, infatti va incontro a un rimaneggiamento di uno dei suoi cromosomi, per formare delle molecole di membrana nuove, che vengono esposte in membrana e che sono fatte in modo tale, ognuna, da sapere riconoscere un pezzettino di un antigene.
Ogni cellula fa un suo cammino differenziativo, sviluppa una sua particolare serie di mutazioni che fanno sì che questa sappia esprimere un recettore di membrana solo per uno e specifico pezzettino di antigene.
Questa cellula, ormai matura per poter riconoscere l’antigene, ormai riconoscibile dal punto di vista morfologico, istochimico funzionale come un linfocita, passa in circolo. È un linfocita molto ingenuo, per cui si usa il termine inglese naif, naif, linfocita naif, o linfocita vergine, perché non ha mai visto il suo antigene. Sa prepararsi, sa rispondere a un antigene, ma non ha mai visto nella sua vita quell’antigene, cioè non l’ha ancora mai incontrato venuto dall’esterno. È un linfocita T maturo vergine, o naif. Che è maturato, che si è differenziato attraverso un lungo e complesso processo nel timo. Fondamentale in questo processo è che ci sono delle mutazioni somatiche che portano a far esprimere una proteina nuova, non c’era nel genoma, è nata da un rimaneggiamento complesso del genoma, che sa riconoscere, come una chiave e la serratura, solo uno specifico pezzettino di un antigene.
Si chiama epitopo un frammento di antigene riconosciuto da un linfocita T.
E quindi, pensate che, tra le cellule non T non B che si trovano in circolo, ci sono anche delle cellule staminali linfoidi pre-T che stanno andando verso il timo.
La cellula, invece, progenitrice delle B, rimane nel midollo osseo, ed è nel midollo osseo che subisce l’analogo processo di proliferazione e differenziamento e mutazione somatica per diventare capace di riconoscere un pezzettino di antigene.
I pezzettini di antigene che sono riconosciuti dai linfociti B sono un po’ di versi da quelli che sono riconosciuti dai linfociti T. Le zone degli antigeni riconosciute dai linfociti B si chimano determinanti antigeni.
Quindi: il pezzo di antigene riconosciuto da un linfocita T lo chiamiamo epitopo; il pezzo di antigene riconosciuto da un linfocita B lo chiamiamo determinante antigene.
Sulla stessa molecola ci sono e epitomi per i linfociti T e determinanti antigeni per i linfociti B.
Il linfocita B, maturo, vergine anche lui, o naif, passa in circolo, non ha mai incontrato il suo antigene, c’ha sulla membrana molecole capaci di riconoscere l’antigene.
Le molecole di membrana del linfocita T sono fatte a modo loro: si chiamano recettore della cellula T (T cell recector). Ogni cellula c’ha un solo tipo di recettore per un solo epitopo.
I recettori di membrana delle cellule B sono fatti proprio come gli anticorpi, di cui vi ho parlato parlando di immunoistochimica, come gli anticorpi, quindi fatti a Y. Solo che il tratto lungo della Y mantiene una sequenza idrofobica, per cui è ancorato alla membrana, rimane come molecola di membrana. E fa da recettore per il suo determinante antigenico. Ogni linfocita B esprime un solo recettore per un solo tipo di determinante.
Ora, il sistema dei linfociti è disegnato per rispondere agli antigeni. Ed è disegnato cercando di garantire insieme vari requisiti. Deve essere capace di rispondere: primo, alla svelta; secondo, specificamente (vi ricordate: la risposta immunitaria garantita dai linfociti T è una risposta specifica, contro quella molecola, non contro qualche altra che magari le rassomiglia). È una risposta che deve essere dotata di memoria: per cui, la seconda volta che quell’antigene penetra nell’organismo deve essere in grado di evocare la risposta in maniera molto più rapida, molto più intensa, molto più efficace. E deve essere ben regolata, questa risposta: bisogna stare attenti, perché questo sistema potrebbe mettersi a rispondere contro molecole self. E sono guai. Ci sono delle patologie dove i linfociti impazziscono, tra virgolette, e si mettono ad attaccare il self.
Bene, quindi ci deve essere un sistema che è un sistema… mentre maturano le cellule, quelle che vengono ad esprimere recettori per le cellule T o immunoglobuline di membrana reattive contro il self vanno uccise. È un meccanismo di mutazione- selezione. Mutazione casuale per fare questi recettori di membrana. E selezione! Quelli che non fanno i recettori si eliminano. Quelli che fanno recettori che reagiscono contro il self si eliminano pure. Come succede ciò e come ciò si altera ve lo spiegheranno gli immunologi. E poi ci sono ulteriori meccanismi di controllo anche a livello di risposta da parte delle cellule vergini mature.
E il sistema di attivazione di questa risposta, però, è molto sofisticato.
Cosa succede in risposta alla presenza di un antigene nel nostro organismo?
Be’, si fa presto a dirlo. Le cellule capaci di riconoscere quell’antigene, dal contatto con l’antigene vengono stimolate a proliferare, cambiano anche un po’ aspetto mentre proliferano, diventano un po’ più grosse, un po’ più basofile (si parla di linfoblasti per evocare in genere una cellula capace di proliferare vivacemente), e danno origine a che cosa? A delle nuove generazioni di cellule. Alcune si mettono a lavorare per dar noia all’antigene: si chiamano cellule effettrici, perché fanno qualcosa. Vedremo che cosa fanno le cellule effettrici B e che cosa fanno le cellule effettrici T. Altre si chiamano cellule della memoria. Queste non sono come quelle naif, vergini. Queste sono estremamente agguerrite e ben memorizzanti, per cui, quando l’antigene dovesse rientrare nell’organismo, le cellule della memoria sono capaci di riconoscerlo, proliferare e produrre nuovi elementi effettori molto più rapidamente, molto più intensamente, e gli elementi effettori sono anche molto più fortemente aggressivi verso l’antigene di quanto non succeda durante la risposta da parte delle cellule vergini.
La prima risposta che si ha davanti all’ingresso di un antigene, quella garantita dalle cellule naives, è la risposta primaria. Quella che si ha in risposta a successive reintroduzioni dell’antigene, da parte di cellule della memoria, si chiama risposta secondaria. Le risposte secondarie sono più rapide, intense ed efficaci.
Bene. Vedo l’antigene e rispondo. Fosse semplice!!!… Perché i linfociti sono cellule molto sofisticate. E anche un po’ pigrotte: la pigrizia deriva dal fatto che se fossero troppo reattive rischierebbero di rispondere contro stimoli incongrui, dalle sostanze nutritizie al self.
Allora. Intanto vediamo cosa fanno.
L’elemento effettore B è la plasmacellula. Ne abbiamo già parlato della plasmacellula. Quindi, quando un linfocita B viene stimolato perché incontra un antigene, diventa un linfoblasto B, prolifera da cellule della memoria B e plasmacellule B che producono, a questo punto si mettono a secernere all’esterno anticorpi contro quell’antigene. Un clone di plasmacellule, tutte figlie della stessa madre, e tutte che producono anticorpi tutti uguali, tutti della stessa classe, tutti contro lo stesso determinante antigene, quello per cui era predisposto il linfocita da cui deriva.
E le cellule T, invece? Qui veniamo al discorso che vi dicevo della sofisticatezza.
Le cellule T, normalmente, quando vedono un antigene dicono “oh, guarda, bellino!”, e si fermano lì. Hanno bisogno di qualcuno che gli tiri una gomitata nello stomaco “oh!! ma ti sei accorto che è arrivato quello?? datti da fare!!!”. Cioè, hanno bisogno di uno stimolo, di un aiutino. Si parla di help, proprio, all’inglese, di un aiuto per entrare in risposta. Sono pochissimi gli antigeni, lo vedrete, che sanno stimolare una risposta B direttamente. Chi è che dà l’aiuto ai linfociti B e gli dice “datti una mossa!”? Sono alcuni linfociti T. Li chiamiamo linfociti T helper, coadiuvanti. Quindi, quando arriva l’antigene, stimola il linfocita T helper, il linfocita T helper dice “aiuto! allarme! allarme!”, prolifera, dà cellule T helper della memoria e cellule T helper effettrici, contro quell’antigene. Cosa fanno le cellule T helper effettrici? Vanno vicino alla cellula B diretta contro lo stesso antigene e dicono “tu-tu”, nell’orecchio, e quella si sveglia. Il “tu-tu” è rappresentato dalla secrezione di una serie di molecole solubili: sono molecole secrete da un leucocita o derivato di leucocita, che agiscono su un altro leucocita. Appartengono alla categoria delle citochine. Vi ricordate? Questo nome ve l’ho già dato. Secernono delle citochine, che stimolano il linfocita B… C’è di mezzo anche l’antigene, che garantisce che la cellula T stimola quella B specifica solo per quell’antigene.
Ma non finisce qui. Ogni sistema sofisticato e delicato, normalmente, non è solo regolato in attivazione, ma è regolato anche in blocco. Cioè, non solo c’è un acceleratore per andare più veloci, ma c’è anche un freno per rallentare, non basta levare il piede dall’acceleratore per fermarsi, bisogna avere anche il freno. Alcune cellule T sono delle cellule T suppressor, inibitrici, che fanno il gioco opposto alle precedenti. Sono meno note, meno studiate nei dettagli. Stanno riemergendo ora all’attenzione dopo un periodo di oblio perché sono più difficili da studiare. Ma, servono a far sì che la risposta immunitaria duri un certo tempo, finché c’è un antigene, e poi sappia andare a riposo.
Alcuni linfociti T sono diretti direttamente contro antigeni sulla membrana di cellule bersaglio… cellule tumorali, cellule infestate da virus, ecc. che esprimano sulla membrana queste molecole not self. Loro sono molto chiare. “Tu, sei un estraneo. Prima di ammazzo e poi ti chiedo chi sei.”. Quindi, sono predisposte per riconoscere le molecole not self presenti sulla superficie di cellule, ci vanno accanto e mandano dei segnali per uccidere la cellula. Questi segnali sono rappresentati: a) da molecole di membrana del linfocita T che fa questo lavoro, che reagiscono con molecole di membrana della cellula bersaglio ed attivano l’apoptosi della cellula bersaglio. b) Seconda possibilità. Il linfocita T secerne dei granulini citoplasmatici con l’aspetto dei granuli azzurrofili che c’ha, ma che non sono lisosomi, sono dei granuli secretori che contengono alcune molecole che si incastrano nella membrana della cellula bersaglio, si chiamano perforine. Fanno una specie di buchino nella cellula bersaglio. la prima idea era che queste perforine si limitassero a far passare ioni: la cellula bersaglio perde il controllo della membrana e muore per lisi. Probabilmente il meccanismo è più sofisticato, perché questo sarebbe più svantaggioso, perché la cellula morta libererebbe molecole tossiche. Il meccanismo è ancora più sofisticato: attraverso il buchetto, fatto dalle perforine, passano altre molecole contenute nel granulo del linfocita T, che entrano dentro il citoplasma e attivano di nuovo il programma di apoptosi. “Grazie per avere pigiato il pulsante di autodistruzione!”. Ricordate l’apoptosi. Il risultato qual è? Che la cellula bersaglio muore, e se muore per apoptosi muore in maniera da non disperdere sostanze irritanti e tossiche. E poi, il cadavere (tra virgolette) viene fagocitato dai macrofagi. I macrofagi hanno un particolare recettore di membrana proprio per riconoscere le cellule in apoptosi e farle fuori. Le cellule T che fanno questo lavoro si chiamano linfociti T citotossici o, più semplicemente, linfociti T killer. Anche loro: arriva l’antigene, la cellula lo sente, la cellula prolifera e dà origine a linfociti T killer della memoria, pronti a rientrare in funzione a un prossimo attacco e linfociti T killer effettori che vanno vicini alla cellula bersaglio e, o attraverso molecole di membrana, o attraverso il sistema perforine e altre molecole secretorie (non vi do i nomi perché diventa una cosa complicatissima), determinano la morte della cellula bersaglio.
Vi dicevo, e con questo chiudo: non crediate che sia così semplice!
Il linfocita T, sofisticatissimo: non si fa conoscenza con chi arriva a casa, e basta. I linfociti vedrete che avranno bisogno che di un antigene venga estratto un fra virgolette biglietto da visita, venga depositato su un vassoietto apposito (e vedremo come è fatto questo vassoietto). Solo allora sapranno riconoscere l’antigene, e attivarsi per dare origine poi a elementi helper, o a elementi citotossici, o a elementi suppressor. E se sono elementi helper poi si attiverà la risposta B.
Complicatissimo! Quindi, questo processo di prendere l’antigene e tirar fuori il biglietto da visita, tra virgolette, poi vedremo che cos’è, per mostrarlo ai linfociti, si chiama presentazione antigenica. E cellule della famiglia dei macrofagi sono specializzate per presentare antigeni.
Fonte: http://s9d402aad80a10255.jimcontent.com/download/version/1323537253/module/5541228963/name/Ematopoiesi.doc
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