Eritrociti

Gli eritrociti originano da un progenitore comune nel midollo osseo, la cellula staminale emopoietica, attraverso un processo di differenziamento eritropoietico. Si formano a partire da cellule immature chiamate eritroblasti. L’eritropoietina (EPO) sintetizzata soprattutto nel rene e rilasciata in condizioni di ipossia nel circolo sanguigno è il principale fattore di regolazione dell’eritropoiesi. Maggiori dettagli li avrete dal corso di istologia. La funzione più importante degli eritrociti è il trasporto dell’ossigeno ai tessuti e l’eliminazione del biossido di carbonio e dei protoni prodotti dal metabolismo cellulare. A questo scopo gli eritrociti hanno una struttura di membrana specializzata che conferisce alla cellula una forma biconcava particolarmente adatta alla plasticità e deformabilità necessarie per passare nei capillari di piccolo calibro e all’aumentato rapporto superficie/ volume importante per lo scambio dei gas.

La vita media dei normali eritrociti è di 120 giorni, ciò significa che ogni giorno viene sostituito un numero di globuli rossi pari all’1% della popolazione totale. I nuovi eritrociti che compaiono in circolo hanno perso il nucleo ma contengono ancora ribosomi ed elementi del reticolo endoplasmatico, e sono chiamati RETIC OLOCITI, sono gli eritrociti immaturi, hanno ancora un’attiva biosintesi proteica. L’RNA dei ribosomi si può colorare con il blu di metilene. Il numero di reticolociti è circa l’1% degli eritrociti totali. In caso di anemie emolitiche avremo aumento dei reticolociti circolanti, perché si ha maggiore eritropoiesi per compensare l’aumentata distruzione di globuli rossi. La situazione opposta si verifica nelle anemie da mancata produzione, in cui il numero di reticolociti diminuirà. Il dosaggio dei reticolociti circolanti permette la diagnosi differenziale tra anemie in cui si ha aumentata perdita o distruzione di globuli rossi da quelle in cui si ha una diminuzione della produzione di globuli rossi.

Gli eritrociti maturi sono cellule prive di nucleo e di altri organelli cellulari, come i lisosomi, i ribosomi, l’apparato del Golgi, i mitocondri. Alla formazione dell’ATP, quindi, non contribuisce la fosforilazione ossidativa mitocondriale, ma solo la glicolisi. Il glucoso è la loro unica fonte di energia. Hanno un’emivita di 120 gg e vengono eliminati dalla milza e dal midollo osseo. Accumulano danni soprattutto a carico della membrana, e quando senescenti assumono una forma sferica che viene riconosciuta dai macrofagi splenici.

Alcuni parametri importanti dei globuli rossi descrivono le dimensioni delle cellule e il contenuto proteico dell’emoglobina, che trasporta l'ossigeno MCV (volume): misura la dimensione (valore normale: 82-98 fentolitri) MCHC (mean corpuscolar hemoglobin concentration): concentrazione media di emoglobina nelle cellule, correlata al colore delle cellule (valore normale: 31-37 g / dl) RDW (red cell distribution width): misura la variazione delle dimensioni dei globuli rossi, ovvero l'anisocitosi (valore normale: 11,5-14,5%).

I globuli rossi hanno forma di disco biconcavo, in modo da permettere il massimo scambio gassoso, infatti abbiamo il massimo rapporto superficie/volume; sono anucleati; sono costituiti per il 95% da emoglobina; e percorrono nella loro vita circa 300 400 km. Sono delle cellule altamente deformabili: 13 sono in grado di passare in capillari di diametro inferiore a quello del globulo rosso perché sono in grado di schiacciarsi e sono altamente elastici così da ritornare alla loro forma originaria.

La variazione di dimensioni dei globuli rossi è chiamata Anisocitosi. L’aumento del numero di globuli rossi di forma anomala è detto Poikilocitosi. Normocitico è il globulo rosso di dimensioni normali. Normocromico è il globulo rosso con normale concentrazione di emoglobina.

Metabolismo degli Eritrociti

I globuli rossi possiedono un metabolismo peculiare e relativamente semplice. Dipendono dal glucoso come fonte energetica primaria. L’ATP viene prodotto nella glicolisi, che procede fino al lattato. La sintesi del 2,3 bifosfoglicerato, che procede attraverso reazioni strettamente associate alla glicolisi, è importante ai fini della regolazione della capacità dell’emoglobina di trasportare e rilasciare l’ossigeno. Negli eritrociti è attiva la via del pentoso fosfato (circa il 5-10% dei glucoso è metabolizzato attraverso questa via) che serve a produrre NADPH, richiesto per riportare il glutatione ossidato (G-S-S-G) nella forma ridotta (GSH).

Aspetti più importanti del metabolismo dell’eritrocita.

• METABOLISMO ENERGETICO (GLICOLISI);
• DIFESA DAI RADICALI OSSIDANTI (CICLO DEI PENTOSI);
• REGOLAZIONE AFFINITA’ DELL’ Hb (2-3 DPG);
• PRODUZIONE HCO3- / TRASPORTO CO2;
• TRASPORTO OSSIDO NITRICO.

Il globulo rosso necessita di una fonte di energia per:

• 1) mantenere il ferro dell’Hb in forma ridotta (Fe++);
• 2) mantenere alti livelli di K+ e bassi di livelli di Ca++ intracitoplasmatici;
• 3) mantenere ridotti i gruppi sulfidrilici di Hb, enzimi e membrana;
• 4) mantenere forma biconcava.

La membrana del globulo rosso contiene trasportatori del glucoso con alta affinità. Il lattato che si forma come prodotto terminale della glicolisi anaerobica effluisce dai globuli rossi e viene mandato al fegato tramite il ciclo di Cori.

Difesa dai radicali ossidanti

La difesa dai radicali ossidanti è fornita dal ciclo dei pentosi, che produce nella fase ossidativa il NADPH necessario per la riduzione del glutatione. La via dei pentoso-fosfati è il solo modo di produrre NADPH per il globulo rosso, il globulo rosso è molto sensibile al danno ossidativo quando la funzionalità di questa via metabolica risulta compromessa per esempio, per un deficit enzimatico della Glucosio-6 fosfato deidrogenasi. Il globulo rosso produce numerosi radicali dell’ossigeno con elevato potere ossidante. In primo luogo, produce l’anione superossido, che si forma per auto-ossidazione dell’emoglobina a metaemoglobina. L’eme dell’emoglobina possiede il ferro ridotto (Fe2+). Una minima quota del ferro (1-2%) si ossida a Fe3+, l’ossigeno ricevendo un elettrone dal ferro ridotto si trasforma in anione superossido. L’emoglobina diventa metaemoglobina, che non è più in grado di trasportare l’ossigeno. L’anione superossido può produrre altri radicali liberi. La dismutazione dell’anione superossido è la reazione che avviene tra due molecole di anione superossido: una di queste molecole, cedendo l’elettrone, diventa O2; l’altra, accettando l’elettrone, si riduce in modo bivalente, formando il perossido di idrogeno H2O2 (acqua ossigenata). L’acqua ossigenata poi può dare origine ai più pericolosi radicali idrossile OH. Le specie chimiche radicale idrossile e OH- possono essere formate a partire dalle molecole di acqua ossigenata in una reazione enzimatica catalizzata dal Fe2+ : la reazione di Fenton. Nella reazione di Fenton il donatore di elettroni al perossido di idrogeno è il ferro libero bivalente. Alte concentrazioni di ferro libero o patologie quali l’emocromatosi (accumulo di ferro nei tessuti per un difetto genetico) possono causare danni da radicali liberi. L’anione superossido e l’acqua ossigenata sono i substrati della reazione di Haber-Weiss che produce radicale ossidrilico e OH-. L’anione superossido cede l’elettrone alla molecola di perossido di idrogeno che, ricevendo l’elettrone, si divide in due molecole: lo ione ossidrile (OH-) e il radicale idrossile.

Sistemi di difesa contro i radicali liberi

L’eritrocita viene dunque danneggiato sia a causa della formazione di anione superossido, sia perché non riesce più a trasportare l’ossigeno. Ma negli eritrociti si sono sviluppati adeguati sistemi di difesa contro i radicali liberi: l’enzima metaemoglobina reduttasi è in grado di ridurre il ferro nella forma bivalente e di rigenerare l’emoglobina, limitando così il danno da radicali liberi. L’enzima superossido dismutasi accelera la reazione di dismutazione dell’anione superossido che si converte in perossido di idrogeno o acqua ossigenata. Il glutatione, con il suo gruppo sulfidrile, serve a ridurre il perossido d’idrogeno, grazie alla glutatione perossidasi diventa glutatione ossidato (GSSG), due molecole di GSH unite da un ponte disolfuro. Questo poi viene ridotto a due molecole di GSH grazie alla glutatione reduttasi, che utilizza NADPH prodotto nella via dei pentosi fosfati. Di qui l’importanza del NADPH nel mantenimento dei livelli di glutatione ridotto e nella prevenzione del danno ossidativo. Una riduzione della Glucoso 6 fosfato deidrogenasi può determinare una anemia emolitica.

La glutatione perossidasi, un’enzima che contiene selenio, catalizza la reazione sia del perossido d’idrogeno sia dei perossidi lipidici. E’ presente in tutti i tessuti, ma è particolarmente abbondante nel globulo rosso. C’è anche un altro enzima, la catalasi, che può trasformare due molecole di perossido d’idrogeno in 2 molecole di acqua e ossigeno.

Meta-emoglobinemia o Metemoglobinemia

Nella Meta-emoglobinemia il ferro emico si trova sotto forma di ione ferrico anziché ferroso. La metaemoglobina, o metemoglobina, è una forma di emoglobina metallo-proteica, in cui il ferro nel gruppo dell'eme è nello stato Fe3+ (ferrico, emicromi), non Fe2+ (ferroso, emocromo) dell'emoglobina normale. Il cambiamento dello stato di ossidazione priva la molecola della sua capacità di legare l'ossigeno, e quindi perde anche la sua funzione fisiologica di trasporto dello stesso. Nel sangue umano una traccia di metaemoglobina viene normalmente prodotta spontaneamente, ma quando presente in eccesso il sangue diventa anormalmente marrone scuro bluastro, cianotico. L'enzima NADH dipendente la metemoglobina reduttasi è responsabile della conversione della metemoglobina in emoglobina. La metemoglobina reduttasi è una flavoproteina contenente citocromo b5. Le metemoglobinemie possono essere acquisite (agenti ossidanti, infezioni da parassiti come il plasmodio della malaria), ereditarie (emoglobina M) o conseguenza di una ridotta attività della metemoglobina reduttasi. L’eme della metemoglobina si chiama emicromo, l’istidina distale E7 si lega in modo covalente con lo ione ferrico. Gli emicromi sono pericolosi e dannosi per la membrana, gli emicromi si staccano dalla globina dell’emoglobina, che ha una struttura terziaria profondamente alterata, denaturata, e si attaccano alla banda 3 e sono potenti generatori di radicali dell’ossigeno.

Infezione plasmodio della malaria

Nel corso dell’infezione con il plasmodio della malaria si formano molti aggregati di emicromi con la banda 3, che sono riconosciuti da anticorpi naturali (autoanticorpi), che eliminano gli eritrociti. Questi aggregati si formano anche nei globuli rossi invecchiati. Questi emicromi portano alla destabilizzazione della membrana eritrocitaria con aumentata vescicolazione, perdita di membrana e microcitosi. Questi meccanismi sono di bassa intensità nei GR non infettati, ma sono molto potenziati in GR con emoglobine mutate, come l’emoglobina C. Una spiegazione del meccanismo di resistenza alla malaria, simile sia nelle emoglobinopatie che nella carenza di G6PD, consiste nel forte aumento di meta-emoglobina e di aggregati macromolecolari (emicromi) che infine inducono l’aggregazione della banda 3, la deposizione di autoanticorpi anti-banda 3 e fattori del complemento (C3c), opsonizzazione del ring e rimozione fagocitaria di forme precoci del parassita da fagociti residenti e circolanti. Il deficit enzimatico della G6PD causa un’anemia emolitica non-sferocitica.

Deficit dei globuli rossi

G6PD

Il gene che codifica per la G6PD è obiettivo di diverse mutazioni. Molte mutazioni si traducono in un enzima che lavora meno e viene degradato più rapidamente del normale. I globuli rossi, essendo anucleati, sono privi della capacità di sintetizzare enzimi, e con il passare del tempo il loro bagaglio di enzimi diminuisce. Se un soggetto ha una G6PD mutata in maniera tale che l'enzima lavori di meno e viva di meno, i globuli rossi saranno più inclini a subire danni ossidativi causati dai ROS. Questo non è un problema nelle cellule nucleate, ma nel globulo rosso sì. Per questo un soggetto G6PD carente se non assume particolari farmaci o alimenti (come fave) non ha problemi. Invece se ciò avviene, i ROS possono superare le riserve accumulate di glutatione e NADPH e andare a colpire le membrane cellulari dei globuli rossi → emolisi. La mutazione della G6PD è una patologia X-linked, maschi emizigoti e femmine omozigoti, con un’espressione variabile nelle femmine eterozigoti per inattivazione casuale del cromosoma X. La mutazione conferisce protezione nei confronti della malaria. Si conoscono oltre 300 varianti genetiche, con più di 400 milioni nel mondo di persone che presentano questo deficit. La deficienza enzimatica totale dà anemia emolitica, ma solitamente G6PD lavora anche attorno al 2% delle sue possibilità massimali e quindi possiamo avere diverse forme meno gravi. Questa carenza è diffusa perchè, se non si assumono fave o particolari medicinali non si hanno problemi quindi, l'individuo può sopravvivere e trasmettere il gene. Inoltre, i soggetti G6PD carenti sopravvivono meglio rispetto ai soggetti sani laddove la malaria è endemica. Questo perché si è visto che i soggetti G6PD carenti creano un ambiente meno favorevole all'insediamento del parassita della malaria. È un caso di quello che in genetica si chiama polimorfismo bilanciato.

La diagnosi di carenza di G6PD è in genere sospettata quando un paziente di una certa etnia manifesta ittero e segni di emolisi in seguito a uno dei fattori scatenanti. La carenza di G6PD viene chiamata anche malattia delle 3 A in quanto può essere causata da Antimalarici, Antibiotici o Aspirina. Gli individui che ne sono affetti possono infatti manifestare anemia emolitica non immune in risposta a numerose cause, più comunemente infezioni o esposizione a determinate sostanze chimiche o farmaci. La carenza di G6PD è strettamente legata al favismo, una manifestazione clinica caratterizzata da una crisi emolitica in risposta al consumo di fave. Il trattamento consiste in trasfusioni e idratazione (l'emoglobina può precipitare e causare problemi ai reni).

I deficit di G6PD dovuti a mutazioni sono molto frequenti in certe regioni del mondo: Africa tropicale, Mediterraneo, certe zone dell’Asia. Gli eritrociti G6PD-carenti parassitati dal plasmodio vengono più rapidamente eliminati dal sistema reticoloendoteliale presente a livello splenico. Pertanto, la mutazione costituisce nelle zone di origine di tali individui, ove la malaria è endemica, un notevole vantaggio evolutivo conferendo agli individui portatori una migliore idoneità biologica(fitness). L'emoglobina forma degli aggregati visibili al microscopio (corpi di Heinz). I gruppi sulfidrilici dell’emoglobina vengono ossidati dando luogo alla formazione di legami crociati che incrementano la formazione di aggregati insolubili già visti chiamati emicromi, che si condensano sulla banda 3 con la conseguente eliminazione dei globuli rossi (emolisi).

Anemia emolitica da deficit di Piruvato Chinasi (PK)

L’anemia emolitica da deficit di piruvato chinasi negli eritrociti è una malattia metabolica rara (1/100000). La PK è un enzima chiave della glicolisi. Il deficit comporta la deplezione di ATP e l’aumento della concentrazione del 2,3 DPG. 31. I pazienti sono affetti da emolisi cronica di varia entità, sono comuni anche qui l’ittero, i calcoli e la splenomegalia.

Il trasporto svolto dagli eritrociti

Il globulo rosso trasporta protoni e bicarbonato. Oltre a trasportare ossigeno l’emoglobina trasporta anche due prodotti finali della respirazione cellulare, H+ e CO2, dai tessuti ai polmoni e ai reni.

Il biossido di carbonio è una molecola neutra, che può attraversare la membrana dell'eritrocita e penetrare all'interno della cellula. Il trasporto è facilitato da trasportatori di membrana. La CO2 prodotta nel corso della respirazione cellulare viene convertita in acido carbonico che dissocia a ione bicarbonato e H+. La sintesi del carbonato è catalizzata dalla anidrasi carbonica, un enzima particolarmente abbondante negli eritrociti. La formazione di protoni conseguente alla reazione catalizzata dalla anidrasi carbonica porta all’abbassamento del pH. A sua volta il pH influenza l’affinità dell’ossigeno per l’emoglobina e la formazione del bicarbonato diventa un processo importante per la regolazione del trasporto dell’ossigeno nel sangue. Come il 2,3 DPG, lo ione H+ e la CO2 sono effettori allosterici che si legano all’emoglobina in siti distinti dai siti di legame dell’ossigeno. La regolazione del legame dell’ossigeno da parte degli ioni H+ e dell’anidride carbonica va sotto il nome di effetto Bohr, che vedremo tra poco. La maggior parte del biossido di carbonio viene trasportato sotto forma di HCO3-, che si forma per idratazione del biossido di carbonio all’interno del globulo rosso. Il bicarbonato così formato viene trasportato all’esterno della cellula da uno specifico trasportatore, localizzato sulla membrana eritrocitaria (chiamato banda 3), che scambia il HCO3- intracellulare con lo ione Cl- extracellulare.

Nei polmoni il processo si inverte: il bicarbonato viene ritrasportato all’interno dell’eritrocita con fuoriuscita del Cl-, viene riconvertito, tramite anidrasi carbonica, in biossido di carbonio, che viene poi eliminato attraverso la respirazione. Il legame dell’ossigeno con l’emoglobina nei polmoni favorisce l’eliminazione della CO2 (effetto Haldane che avete già visto, che dipende dal fatto che la CO2 viene eliminata sotto forma di gas). Più in particolare, al diminuire del pH diminuisce l’affinità dell’ossigeno per l’emoglobina. Quindi il trasporto dell’ossigeno dai polmoni, dove la pressione parziale di ossigeno è di 100 Torr e il pH è di 7.4, al muscolo in contrazione, dove la pressione parziale di ossigeno è di 20 Torr e il pH uguale a 7.2, risulta nel rilascio di una quantità di ossigeno pari al 77% della capacità totale di trasporto. Se non vi fosse variazione di pH tra i polmoni e il muscolo in attività la capacità di rilascio sarebbe solo del 66%.

Trasporto NO

L’emoglobina rilascia ossido di Azoto (NO) alle pareti dei capillari dei tessuti a cui rilascia ossigeno. L’emoglobina lega reversibilmente l’ossido di azoto, un potente vasodilatatore con una brevissima emivita nel sangue. Questo legame lo preserva da una rapida distruzione. L’emoglobina rilascia l’NO nel passaggio dalla conformazione R alla T (fase 6 e 7 della slide), e lo trasferisce a piccole molecole con gruppi SH come il glutatione. L’NO, sotto forma di X-S-NO risulta stabilizzato e può essere efficacemente essere rilasciato come molecola bioattiva ai recettori dell’NO delle cellule delle pareti dei vasi, dove promuove il rilasciamento della parete vascolare. Tale rilasciamento facilita il trasferimento di gas fra il sangue e le cellule dei tessuti. A causa delle concentrazioni molto base di NO nel sangue, solo una molecola di emoglobina su 1000 è coinvolta in questo trasporto.

Emoglobina

La cooperatività della curva di ossigenazione comporta che il legame a uno dei quattro siti dell’emoglobina influenzi le proprietà di legame degli altri tre. L’emoglobina esiste in due stati conformazionali: lo stato R (relaxed) e lo stato T (tense). L’ossigeno si può legare all’emoglobina in entrambi gli stati, ma l’affinità dello stato R per il ligando è molto più elevata. Il legame dell’ossigeno alla proteina stabilizza lo stato R. Quando l’ossigeno non è disponibile, lo stato T è più stabile e quindi questa è la conformazione predominante della deossiemoglobina. Lo stato T viene stabilizzato da un maggior numero di ponti salini, molti dei quali si trovano all’interfaccia α1β1 e α2β2. 38. L’emoglobina nello stato T è così instabile che in presenza di ossigeno tutta la proteina si troverebbe nello stato R. Come conseguenza, l’equilibrio sarebbe spostato verso lo stato R e quindi l’emoglobina non sarebbe in grado di rilasciare l’ossigeno ai tessuti.

DPG o BPG (difosfoglicerato/bifosfoglicerato)

Per stabilizzare lo stato T all’interno dei globuli rossi si trova una sostanza chiamata 2,3 bisfosfoglicerato o 2,3 BPG (o DPG). Il 2,3 BPG svolge una funzione importante nell’adattamento fisiologico a basse pressioni di O2, come si ha per esempio a quote elevate. Se una persona viene trasportata rapidamente su una montagna dove la pressione di ossigeno è considerevolmente più bassa rispetto a quello presente a livello del mare, il trasferimento di ossigeno ai tessuti si riduce. Alcune ore più tardi, la concentrazione di 2, 3 BPG comincia ad aumentare, generando una diminuzione dell’affinità dell’emoglobina dell’ossigeno. 39.Il BPG è legato alla gluconeogenesi e alla glicolisi: Il 2,3-BPG si forma dall’ 1,3 BPG (intermedio glicolitico) ad opera dell'enzima chiamato bisfosfoglicerato mutasi. Nell'uomo la 2,3- bisfosfoglicerato fosfatasi catalizza la conversione 2,3-BPG + H2O → 3-fosfoglicerato + PO4 Seguita da uno spostamento del gruppo fosforico in posizione 2 ad opera di una mutasi (Fosfoglicerato mutasi): 3-fosfoglicerato → 2-fosfoglicerato.

Questo composto fortemente anionico ha nei globuli rossi una concentrazione sui 5 mM, approssimativamente pari a quella dell’emoglobina a cui si lega secondo un rapporto 1:1 in una tasca del tetramero di emoglobina che si trovi nello stato conformazionale T. Questa cavità è rivestita da amminoacidi con gruppi R carichi positivamente che interagiscono con i gruppi carichi negativamente del 2,3 BPG. A seguito della transizione dallo stato T allo stato R la tasca si contrae e il 2,3 BPG viene rilasciato: tutto questo è la conseguenza della rottura di legami tra il 2,3 BPG e l’emoglobina. Il 2,3 BPG stabilizzando lo stato T abbassa l’affinità dell’ossigeno per l’emoglobina e quindi è un effettore allosterico negativo. Quando l’emoglobina raggiunge i tessuti le catene β sono le prime a cedere l'ossigeno e tale perdita comporta uno spostamento dei monomeri dal centro. Appena la cavità idrofila si apre il BPG entra e si lega al tetramero. Nei polmoni avviene il processo inverso. Ad alta pressione di ossigeno il BPG viene "spremuto" ed espulso dal tetramero, consentendo un più facile legame ossigeno-catena β. La regolazione dell’affinità dell’ossigeno per l’emoglobina da parte del 2,3 BPG ha una funzione essenziale nello sviluppo fetale. Dato che il feto “estrae” l’ossigeno dal sangue materno, l’emoglobina fetale deve avere un’affinità per l’O2 superiore a quella dell’emoglobina materna. Di fatto, nel feto invece delle subunità β sono prodotte subunità γ e si forma un’emoglobina con una composizione in subunità α2γ2. Questo tetramero, chiamato emoglobina fetale, ha un’affinità molto bassa per il 2,3 BPG e di conseguenza una più alta affinità per l’ossigeno. Il pH intraeritrocitario è il principale regolatore del livello di BPG. Il pH intraeritrocitario sale durante l’ipossia (alcalosi). L’ipossia causa un’iperventilazione e un’aumentata eliminazione di CO2. La concentrazione di BPG negli eritrociti aumenta anche nell’insuffcienza cardiopolmonare e nell’anemia.

Membrana degli eritrociti

La membrana citoplasmatica degli eritrociti è molto conosciuta. L’eritrocita dev’essere capace di deformarsi per passare attraverso capillari di dimensioni molto ridotte. Legate al lato interno della membrana dell’eritrocita si trovano alcune proteine periferiche del citoscheletro, le spectrine, che formano una rete a maglie esagonali dove un’altra proteina, l’anchirina, lega la spectrina alla membrana. La membrana è un doppio strato lipidico costituito per il 50% da lipidi e per il 50% da proteine. Il Complesso della banda 3 (A) è lo scambiatore antiporto cloruro/ bicarbonato, una proteina transmembrana con una coda citoplasmatica L’anchirina-1 lega la catena β della spectrina, la proteina 4.2 e la banda 3, assicurando in tal modo l’attacco della spectrina alla membrana. La glicoforina A è un marcatore specifico dell'eritrocita. Il complesso Rh (B) è costituito dalla proteina Rh (Rh), la glicoproteina associata a Rh (RhAG), CD47 e la glicoproteina di Landsteiner-Wiener (LW). Il CD47 interagisce con la proteina 4.2 e la proteina Rh per contattare l'anchirina-1. Il complesso giunzionale (C) è costituito dalla banda 4.1, spectrina, actina, dematina (4.9), tropomiosina e β-adducina (non mostrata). La spectrina (D) è la principale proteina del citoscheletro, è un tetramero α2β2 che forma una fitta rete che riveste la superficie interna del doppio strato lipidico. Le catene α e β sono anti-parallele; i dimeri associano fianco a fianco e testa a testa. N-terminale di catene α e C-terminale di catene β. Le proteine periferiche del citoscheletro hanno un ruolo importante nel mantenimento della forma e della flessibilità del citoscheletro.

Ci sono alcune anemie emolitiche dovute a difetti di membrana, in cui il complesso citoscheletromembrana viene alterato. Un esempio è la sferocitosi ereditaria. L’analisi SDS-PAGE permette di risolvere le proteine di membrana degli eritrociti, vengono risolte circa dieci bande proteiche principali. Queste proteine sono state denominate in base alla velocità di migrazione in SDS-PAGE: la banda che migra più lentamente, corrispondente alla proteina con peso molecolare maggiore è stata indicata come Banda 1 o spectrina. Tutte queste proteine sono state isolate e identificate per il loro ruolo biologico. Sono stati identificati diversi tipi di patologie associate a disordini della membrana, come la sferocitosi o l’ellissocitosi.

Patologie degli Eritrociti

Sferocitosi ereditaria

La sferocitosi ereditaria è un'anemia emolitica relativamente comune nei nord- europei e nordamericani (1:5000) che viene ereditata come carattere autosomico dominante e recessivo. Il globulo rosso ha una forma sferica, non funzionale.

Difetti genetici interessano:

1) il complesso di banda 3 - actina – spectrina;

2) il complesso 4.1 - spectrina – glicoforina;

3) la connessione tra il doppio strato e la spectrina.

Si verifica un ridotto rapporto superficie/volume. Gli sferociti sono meno flessibili, hanno un'elevata suscettibilità alla lisi, sono distrutti nella milza (splenomegalia). Si formano delle vescicole che vengono perse dalla superficie del globulo rosso risultando ina una diminuita superficie e in un cambiamento di forma (sferociti). Ci sono anche diverse mutazioni del gene per lo scambiatore anionico Cloruro/bicarbonato noto come Banda 3 o Solute Carrier Family 4 Member 1 (SLC4A1), che possono dare la tipica sferocitosi ereditaria (HS) o altre forme di anemie (SAO Southeast Asian Ovalocytosis; CHC: Cryohydrocytosis). Questo scambiatore è anche presente nella membrana basolaterale delle cellule intercalate alpha del tubulo distale renale, e una mutazione -DRTA- dà una distal renal tubular acidosis.

Le sferocitosi ereditarie possono presentarsi con diversi gradi di gravità. I casi gravi possono presentarsi già nell'infanzia con grave anemia, mentre quelli più lievi possono evidenziarsi nei giovani adulti o anche più tardi nel corso della vita. Il sequestro splenico degli sferociti (tanto maggiore quando più grave è il deficit delle proteine della membrana eritrocitaria) e la loro successiva fagocitosi da parte dei macrofagi splenici sono causa della triade caratteristica della SE: anemia con relicolocitosi, ittero e splenomegalia. Nei casi più lievi l'anemia è spesso compensata, ma può scompensarsi facilmente (ad esempio un'infezione). Di solito è un'anemia normocitica e normocromica. Un reperto tipico è l'aumento della concentrazione emoglobinica corpuscolare media (MCHC). Se l'anamnesi familiare è positiva, il sospetto diagnostico è di solito facile, ma per almeno due ragioni potrebbe non esserci una storia familiare:

1. il paziente potrebbe avere una mutazione ex novo;

2. il paziente potrebbe avere una forma recessiva di sferocitosi.

Nella maggior parte dei casi la diagnosi è confermata sulla base della morfologia eritrocitaria e dal test di fragilità osmotica. Questo test misura l’entità dell’emolisi che avviene quando il campione di globuli rossi è sottoposto a stress osmotico in una soluzione ipotonica (concentrazioni decrescenti di NaCl).Gli eritrociti si gonfiano prima di acqua rispetto a quelli normali. La gravità dei sintomi viene misurata dai livelli di emoglobina, dal numero di reticolociti e dai livelli di bilirubina. Complicazioni possibili della malattia possono essere: Crisi aplastica da parvovirus B19 e Calcolosi biliare.

Ellissocitosi

Nell’ellissocitosi ereditaria i globuli rossi hanno una forma ellittica. È dovuta a deficit di spectrina o di banda 4.1.

Stomatocitosi ereditaria

La stomatocitosi ereditaria è una anemia rara, con globuli rossi a forma di bocca. È dovuta ad un’alterata permeabilità della membrana agli ioni di sodio (Na+) e potassio (K+).

Anemia Falciforme

L’anemia falciforme è la più importante emoglobinopatia. Ne abbiamo già parlato nel primo semestre. Il glutammato in posizione 6 della catena beta è sostituito da una valina. I soggetti omozigoti per HbS manifestano anemia a cellule falciformi, in cui le molecole di emoglobina precipitano formando polimeri che si aggregano in fibre tubulari e deformano l’eritrocita, che assume la caratteristica forma a falce, e occlude i vasi. È la forma deossigenata dell’Hb S che ha una solubilità estremamente bassa. La catena laterale della valina interagisce con una tasca idrofobica complementare sulla catena β1 di un’altra molecola dell’emoglobina. Questo sito complementare è esposto nell’emoglobina deossigenata ma non in quella ossigenata. Questa tasca è troppo piccola per contenere il glutammato, ma si infila la valina. Si formano quindi dei polimeri di deossi-emoglobina, che precipitano.

Talassemie

Le talassemie sono difetto genetici nella sintesi dell'emoglobina. C’è una diminuita sintesi di una delle due globine (alfa o beta). Lo squilibrio della sintesi della catena globinica porta alla depressione della produzione di emoglobina e alla precipitazione dell'eccesso di globina (tossico). "Eritropoiesi inefficace". Diversi gradi di gravità da asintomatici a incompatibili con la vita (hydrops fetalis). Trovata nelle persone di origine africana, asiatica e mediterranea. Allo striscio i globuli rossi sono microcitici / ipocromici, deformi, un'elettroforesi dell’emoglobina anormale (aumentano HbA2, HbF). Le sindromi severe, più gravi, possono avere inclusioni di corpi di Heinz nei globuli rossi. I depositi di Fe sono generalmente elevati. Gli unici trattamenti sono il trapianto di cellule staminali e la semplice trasfusione. La terapia di chelazione per evitare il sovraccarico di ferro deve essere iniziata presto.