Eritropoiesi
Che cos'è l'eritropoiesi?
L'eritropoiesi è il processo durante il quale si formano gli eritrociti o globuli rossi del sangue a partire da una cellula staminale totipotente.
Il processo si volge in organi specifici, emopoietici: nel sacco vitellino, nel fegato, nella milza e nel midollo osseo, durante la vita prenatale; esclusivamente nel midollo osseo durante la vita postnatale.
L'eritropoiesi è il processo che porta alla formazione degli eritrociti o globuli rossi del sangue a partire da una cellula staminale totipotente (stem cell), che, nel microambiente induttivo eritroide del midollo osseo, si differenzia in cellula determinata per la serie rossa del sangue e quindi, attraverso una serie di passaggi (proliferazione, maturazione e differenziamento), in eritrociti maturi in circolo nel sangue.
Lo sviluppo delle cellule del sangue si chiama emopoiesi, mentre quello specifico dei globuli rossi o eritrociti prende il nome di eritropoiesi.
Emopoiesi
Gli elementi figurati del sangue (globuli rossi, globuli bianchi e piastrine) hanno vita breve (da pochi giorni ad alcuni anni). L'organismo fa fronte all'invecchiamento e alla distruzione delle cellule del sangue, sia durante lo sviluppo prenatale che postnatale, con una ininterrotta formazione di elementi cellulari giovani (emopoiesi), che si differenziano a partire da cellule staminali totipotenti (stem cells), in grado di dare origine a cellule di tutte le linee emopoietiche.
Il differenziamento delle cellule staminali si svolge negli organi emopoietici, dove si trovano i microambienti induttivi specifici per le diverse linee cellulari.
Durante il periodo embrionale (primi giorni della terza settimana di sviluppo), l'emopoiesi inizia nel sacco vitellino, continua (sesta settimana di sviluppo) nel fegato, parallelamente alla formazione del timo, per poi passare, nella seconda metà di gestazione, nella milza e nel midollo osseo, parallelamente allo sviluppo del tessuto linfoide periferico.
Con la nascita, l'emopoiesi si svolge quasi esclusivamente nel midollo osseo emopoietico (midollo rosso), contenuto nelle cavità midollari dello sterno e delle diafisi delle ossa lunghe, nel tessuto spugnoso delle ossa corte, nelle epifisi delle ossa lunghe e nella diploe delle ossa piatte del cranio.
Con il progredire dell'età, l'emopoiesi si riduce a poche aree rosse del midollo osseo, gran parte del quale si trasforma in midollo giallo, con conseguente perdita della funzione emopoietica.
Il midollo osseo emopoietico forma microambienti diversi, in grado di dare inizio, ognuno, al differenziamento delle cellule staminali totipotenti in un tipo cellulare, componente della parte figurata del sangue.
La cellula staminale totipotente (stem cell) è simile ad un linfocito di grosse dimensioni (16-18 μm), con un citoplasma scarsamente basofilo e un nucleo, grande ed eucromatico, contenente più nucleoli.
Stadi dell'eritropoiesi
Nel microambiente del midollo osseo idoneo al differenziamento della linea rossa del sangue, microambiente induttivo eritroide, la cellula staminale totipotente si trasforma in una cellula sensibile all'eritropoietina (ERC).
Le cellule sensibili all'eritropoietina (ERC), sotto lo stimolo induttivo dell'eritropoietina, si moltiplicano attivamente formando le BFU-E (Burst Forming Units), dalle quali si originano le CFU-E (Colony Forming Units), cellule formanti colonie, che iniziano il differenziamento, trasformandosi in proeritroblasti.
Questi ultimi si dispongono concentricamente (in stadi maturativi sempre più avanzati, procedendo dal centro alla periferia), intorno ad un macrofago, avvolti dai suoi numerosi e sottili processi citoplasmatici, formando, in prossimità dell'endotelio dei seni venosi, le isole eritroblastiche (EB, Erythroblastic island).
In un'isola eritroblastica, il macrofago ha il ruolo di fagocita e di cellula nutrice. Come fagocita, provvede alla fagocitosi dei nuclei e degli organuli cellulari estrusi dagli eritroblasti ortocromatici.
Come cellula nutrice, elabora sostanze induttrici specifiche che determinano la maturazione del gruppo di cellule eritroblastiche. In particolare, fornisce il ferro agli eritroblasti, che assunto, per micropinocitosi, sotto forma di molecole di ferritina, arriva ai mitocondri per essere incorporato nei gruppi eme dell'emoglobina.
Isolotto eritroblastico (microscopio elettronico a scansione). Il macrofago (RC) è al centro. Gli eritroblasti (Eb) sono disposti intorno al macrofago.
I processi maturativi a cui va in contro la linea eritroblastica, passando da proeritroblasto, a eritroblasto basofilo, eritroblasto policromatofilo, eritroblasto acidofilo, reticolocito e infine a eritrocito maturo in circolo, sono fondamentalmente quattro:
- progressivo accumulo di emoglobina nel citoplasma, che diventa sempre più acidofilo;
- contemporanea e graduale diminuzione delle dimensioni cellulari;
- condensazione della cromatina nucleare fino alla picnosi del nucleo e alla sua espulsione per esocitosi;
- progressiva scomparsa di tutti gli organuli cellulari.
Stadi dell'eritropoiesi (Microscopio luce). Stadi di maturazione degli elementi della serie rossa del sangue, dalla cellula staminale all'eritrocito maturo. Spiegazione nel testo.
Il proeritroblasto, di 15-19 μm, presenta le seguenti caratteristiche:
- il citoplasma è fortemente basofilo per la presenza di numerosi ribosomi liberi;
- contiene molti mitocondri;
- scarso reticolo endoplasmatico ruvido e un piccolo apparato del Golgi in posizione paranucleare;
- il nucleo è grande ed eucromatico, con due o più nucleoli.
I proeritroblasti si dividono attivamente dando origine a numerosi eritroblasti basofili.
L'eritroblasto basofilo, di dimensioni leggermente inferiori rispetto al proeritroblasto, presenta:
- citoplasma con aree acidofile e basofile per la presenza di poliribosomi attivi nella sintesi di emoglobina A;
- vescicole micropinocitosiche per l'assorbimento di Fe sotto forma di ferritina;
- nucleo con zolle di cromatina addensata e nucleoli che si riducono di volume fino a scomparire.
Dagli eritroblasti basofili, per divisione, si passa agli eritroblasti policromatofili.
L'eritroblasto policromatofilo, di dimensioni minori rispetto all'eritroblasto basofilo dal quale deriva, è ancora in grado di dividersi, presenta un nucleo con blocchi di eterocromatina e un citoplasma via via più acidofilo per l'accumulo di emoglobina.
Quando il citoplasma è completamente acidofilo l'eritroblasto policromatofilo, non più in grado di dividersi, passa allo stadio di eritroblasto acidofilo o ortocromatico, che, ancora più piccolo, presenta un nucleo picnotico e un citoplasma con pochi polisomi e nessuno altro organulo.
L'eritroblasto acidofilo va incontro a estrusione del nucleo per esocitosi e a una ulteriore diminuzione delle dimensioni cellulari (7,5 μm), conservando nel citoplasma solo residui di ribosomi, che formano una sostanza granulo-filamentosa, tipica dello stadio successivo, il reticolocito, pronto ad essere immesso nel torrente circolatorio, attraverso l'endotelio dei sinusoidi dilatati del midollo osseo, dove diventa eritrocito maturo.
Riassunto
- L'eritropoiesi è il processo di formazione degli eritrociti a partire da una cellula staminale totipotente.
- L'eritropoiesi si svolge: durante il periodo prenatale, nel sacco vitellino, nel fegato, nella milza e nel midollo osso; durante il periodo postnatale, esclusivamente nel midollo osseo.
- L'isola eritropoietica è formata da un macrofago circondato da anelli concentrici di eritroblasti nei progressivi stadi di maturazione: proeritroblasti, eritroblasti basofili, eritroblasti policromatofili, eritroblasti acidofili, reticolociti. Questi ultimi vengono immessi in circolo come eritrociti maturi.
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