Emopoiesi

L'emopoiesi si riferisce al processo che genera nuove cellule del sangue. Tutte queste cellule derivano da una singola cellula progenitrice chiamata cellula staminale emopoietica la quale subisce un processo di divisione e differenziazione altamente regolamentati per produrre la gamma di cellule del sangue mature. L'ematopoiesi avviene nel midollo osseo.

Un ampio ventaglio di prove supporta la nozione che tutte le cellule del sangue mature derivino da un singolo tipo di cellule noto come "cellula staminale ematopoietica". Quando questa cellula si divide, i discendenti iniziano a differenziarsi in percorsi particolari verso le cellule del sangue mature. Poiché queste cellule si differenziano verso un particolare tipo di cellula, perdono progressivamente la loro capacità di svilupparsi negli altri tipi di cellule presenti negli altri rami dell'albero della differenziazione.

L'architettura complessiva di questo albero di differenziazione corrisponde in gran parte alle categorie fondamentali delle cellule del sangue con percorsi dedicati alla produzione di eritrociti (eritropoiesi), linfociti (linfopoiesi), granulociti (granulopoiesi), monociti (monopoiesi) e piastrine (trombopoiesi).

L'ematopoiesi è un'attività di vita e quindi esaurire la fornitura di cellule staminali emopoietiche sarebbe disastroso. Di conseguenza, è importante notare che quando una cellula staminale emopoietica si divide, una cellula figlia rimane cellula staminale emopoietica, mentre l'altra inizia il processo di differenziazione, garantendo così una fornitura di cellule staminali emopoietiche a vita.

Le prime fasi di cellule impegnate in qualsiasi percorso sono in genere definite "blasti". I blasti impegnati nei principali percorsi di differenziazione mostrano alcune caratteristiche morfologiche uniche; tuttavia, in generale, tutti i blasti sono abbastanza simili e appaiono come grandi cellule con nuclei di grandi dimensioni. Sono inoltre caratterizzati da velocità di divisione cellulare estremamente rapide.

Mentre la differenziazione progredisce, il tasso di divisione cellulare declina e le cellule acquisiscono le caratteristiche morfologiche uniche al loro ultimo tipo di cellule mature. Lo sviluppo progressivo di queste caratteristiche morfologiche uniche viene utilizzato per definire le fasi della differenziazione.

In alcuni scenari patologici, come leucemie acute, le lesioni genetiche sembrano bloccare la differenziazione di queste cellule, generando così un clone neoplastico di cellule indifferenziate di tassi mitotici.

L’eritropoiesi si riferisce al processo che genera eritrociti completamente maturi e richiede la sintesi di grandi quantità di emoglobina insieme alla perdita definitiva del nucleo cellulare e degli organi intracellulari. Il primo tipo di cellule riconoscibile che è completamente impegnato a differenziarsi in un eritrocita è chiamato "proeritroblasto", una grande cellula contenente un nucleo senza alcuna emoglobina e organi prominenti.

Mentre questa cellula si differenzia, la sua dimensione diventa progressivamente più piccola, gli organelli vengono persi e il suo colore cambia da blu (basofilo) a rosa (eosinofilo), riflettendo il contenuto in diminuzione dei nucleotidi di codifica dell’emoglobina (blu). Mentre la differenziazione procede, il nucleo diventa sempre più piccolo, compatto e alla fine estruso dalla cellula.

Le cellule che escono dal midollo osseo e finiscono nella circolazione non sono completamente mature e contengono ancora una piccola quantità di nucleotidi che li rende leggermente basofili. Questi reticolociti possono essere facilmente osservati nel sangue periferico e livelli elevati (reticolocitosi) sono un'importante indicazione che l'eritropoiesi è aumentata all'interno del midollo.

L'intero processo di eritropoiesi è regolato dall’eritropoietina, una proteina solubile sintetizzata dai reni in risposta alla bassa tensione arteriosa dell'ossigeno all'interno del sangue. Così, quando la tensione di ossigeno del sangue è bassa, i livelli di eritropoietina aumentati stimolano l'eritropoiesi che innalza i livelli di eritrociti nel sangue e aumenta così la capacità di carico dell'ossigeno nel sangue.

La granulopoiesi si riferisce al processo attraverso il quale i granulociti maturi si differenziano all'interno del midollo osseo. La prima cella di fase che sembra impegnata nella linea di granulociti è il grande mieloblasto che si divide rapidamente e che, allo sviluppo di granuli citoplasmatici, si chiama promielocita. Il promielocita può quindi differenziarsi verso una delle tre linee di granulociti:

La monopoiesi si riferisce al processo attraverso il quale monociti maturi vengono generati all'interno del midollo osseo. Queste cellule derivano da un precursore in comune con i granulociti, quindi la monopoiesi e la granulopoiesi possono raggrupparsi in un solo precursore di monociti-granulociti.

La prima cellula impegnata nel percorso monocitico è chiamata monoblasto, il quale riduce le dimensioni e si sviluppa come nucleo frastagliato man mano che avanzano i progressi di differenziazione.

La linfopoiesi si riferisce al processo attraverso il quale i linfociti maturi si differenziano all'interno del midollo osseo. Queste cellule derivano da un precursore comune noto come linfoblasto che successivamente si differenzia in sottotipi di linfociti specifici, tra cui le cellule B, le cellule T e le cellule killer naturali.

A differenza di altre cellule del sangue, le cellule B e le cellule T non sono completamente mature quando escono dal midollo osseo e subiscono un elaborato processo di differenziazione rispettivamente nella milza e nel timo.

La trombopoiesi si riferisce al processo attraverso il quale vengono generate piastrine mature all'interno del midollo osseo. Le piastrine sono prodotte dal megacariocita, una cellula estremamente grande all'interno del midollo osseo che è satura di organoli granulari. Le piastrine individuali sono generate dalla frammentazione della membrana plasmatica del megacariocita, provcando piccole piastrine legate alla membrana che avvolgono numerosi granuli. Questi granuli vengono rilasciati dopo l'attivazione della piastrina in un processo noto come tensione piastrinica.

I megacariociti sono cellule di lunga vita che producono continuamente piastrine e sono quindi in un costante stato di frammentazione e perdita di membrana. Queste cellule si differenziano relativamente presto dalla cellula staminale ematopoietica primordiale e passano attraverso una serie di fasi prima della maturazione completa.