Corso di Ematologia
Dr. Mario Tiribelli
Clinica Ematologica - Udine
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What is a stem cell?
•A stem cell is a cell that has the ability to
divide (self-replicate) for indefinite periods
(often throughout the live of the organism)
•Under the right conditions, or given the right
signals, stem cell can differentiate to the
many different cell types that make up the
organism
The differentiation potential
of stem cells
•Pluripotent stem cells are cells that can give
rise to cells derived from all three embrionic
germ layers
•Unipotent (Multipotent) stem cell are capable
of differentiating along only one lineage. They
provide for the a steady state of self-renewal
for the tissue
Hematopoietic stem cells
Is a cell isolated from the blood or marrow that
can renew itself, can differentiate to a variety
of specialized cells, can mibilized out of the
bone marrow into circulating blood, and can
undergo programmed cell death, called
apoptosis, a process by which cells that are
detrimental or unneeded self-destruct
STEM CELLS (Till and McCullogh experiment - 1970)
CELLULE STAMINALI EMOPOIETICHE
Implicazioni:
Malattia della cellula staminale:
• aplasia
• leucemia
Terapia con cellule staminali
• trapianto
• plasticità delle cellule staminali: nuovi orrizzonti ?
Sources of Hematopoietic Stem Cells
•Bone marrow is the classic source; about 1:100,000 cells in
the marrow is a long-term, blood-forming stem cell; other
cells present include stromal cells, stromal stem cells, blood
progenitor cells and mature and maturing white and red blood
cells
•Peripheral blood: a small number of stem and progenitor cells
circulate in the bloodstream in steady state conditions, but
they can migrate from marrow to blood in greater numbers
under cytokine or chemotherapy stimuli
•Cord blood:and placenta are rich of HSC that are supposed
to have higher capability of developing cells of multiple germ
layers
MIDOLLO OSSEO
ASPIRATO MIDOLLARE
BIOPSIA OSSEA
EMOPOIESI
Popolazione midollare 5-10 x 1011 cellule
Cellule staminali: 0.01%
CELLULA STAMINALE MULTIPOTENTE
• CAPACITA’PROLIFERATIVA E DIFFERENZIATIVA
• (AUTOMANTENIMENTO E DIFFERENZIAZIONE)
• CD34 +
CELLULE STAMINALI COMMISSIONATE
• NON HANNO CAPACITA’ DI AUTOMANTENIMENTO
• SONO UNIPOTENTI
Cellula staminale multipotente
Cellule staminali
commissionate
Precursori
Cellule mature
Sangue
Hematopoietic and Stromal Stem cell
Differentiation
MICROAMBIENTE EMOPOIETICO
(“nicchia emopoietica”)
• INTERAZIONE TRA CELLULE STAMINALI
EMATOPOIETICHE CON IL MICROAMBIENTE
MIDOLLARE (ADIPOCITI, FIBROBLASTI,
ENDOTELIO, MACROFAGI, LINFOCITI)
• PRODUZIONE DI CITOCHINE
• CONTATTO CELLLULA STAMINALE-STROMALE
(MOLECOLE DI ADESIONE)
CYTOKINES REGULATION OF HAEMOPOIESIS
GROWTH FACTORS
G - CSF
A 19kD GLYCOPROTEIN DEFINED BY THE ABILITY TO
STIMULATE NORMAL GRANULOCYTE COLONIES.
RECEPTORS FOR G-CSF HAVE BEEN IDENTIFIED ON
BOTH HUMAN NEUTROPHILS AND LEUKEMIC CELL
LINES.
IT STIMULATES NEUTROPHILS INCREASES, AND IN A
LESSER WAY MONOCYTES, LYMPHOCYTES AND PLATELETS
GROWTH FACTORS
EPO
A 30.4 Kd GLICOPROTEIN. IT HAS SEVERAL EFFECTS
ON ERYTHROCYTOPOIESIS, BUT THE PRIMARY
SEEMS THE PREVENTION OF APOPTOTIC DEATH
OF CFU-E AND PROERITHROBLASTIS.
MOREOVER IT REGULATES ALSO PROLIFERATION AND GROWTH OF MATURE ERYTHROID CELLS.
ERYTHROPOIETIN PRODUCTION BY THE KIDNEY
THE NEGATIVE FEEDBACK LOOP OF
ERYTHROPOIETIN PRODUCTION
10000
REGRESSIONE ESPONENZIALE DELL’EPO
IN RAPPORTO ALL’EMATOCRITO
EPO sierica (Mu/ML)
1000
100
10
1
EMATOCRITO (%)
ERITROPOIETINA UMANA RICOMBINANTE
ERITROPOIETINA α
ERITROPOIETINA ß
DARBEPOIETINA α
> 2 residui ricchi di acido sialico
all’ estremità N-terminale
> attività biologica
> emivita
GROWTH FACTORS
TPO
PRIMARY EFFECTS:
• MKC PROGENITORS PROLIFERATION;
• GROWTH OF MATURATION;
• PLATELETS FORMATION FROM MKC;
• PLATELETS INCREASES;
CELLULE DEL SANGUE
PERIFERICO NORMALE
SANGUE PERIFERICO
Striscio di sangue periferico
SANGUE PERIFERICO
EMIVITA DELLE CELLULE DEL SANGUE
ERITROCITI
120 giorni
PIASTRINE
8 giorni
GRANULOCITI
MONOCITI
LINFOCITI
6-8 ore
8 ore
VARIABILE
PRODUZIONE DI ERITROCITI: 1010 PER OGNI ORA
PRODUZIONE DI LEUCOCITI : 109 PER OGNI ORA
CAPACITA’ DI INCREMENTARE LA PRODUZIONE
(COME RISPOSTA A PERDITA DI SANGUE, ANEMIA,
INFEZIONI, …) ANCHE DI 5-10 VOLTE
GLOBULI ROSSI-RETICOLOCITI
Piastrine
Granulociti neutrofili
Granulociti
eosinofili
Granulociti
basofili
Monociti
Linfociti
•
Grandi linfociti granulari
Lettura dell’emocromo
Hb (emoglobina)
Globuli rossi
Ematocrito
12-16 g/dl
4.00-5.20 x 106/ul
37-47%
MCV (volume corpuscolare medio)
90-95
MCH (concentrazione media di Hb)
27-32 pg
RDW
Piastrine
Globuli bianchi
•Neutrofili
•Eosinofili
•Basofili
•Linfociti
•Monociti
11-14
150-400 x 103/ul
4-10 x 103/ul
2-8 x 103/ul
0-0.5 x 103/ul
9-0.2 x 103/ul
1-4 x 103/ul
0.2-1 x 103/ul
VALORI EMATOLOGICI NORMALI
DONNA
UOMO
GLOBULI ROSSI
4-5x106/mmc
4.5-5.5x106/mmc
EMOGLOBINA
116 - 160g/L
125-170g/L
EMATOCRITO
36- 42%
40- 45%
VOLUME CORPUSCOLARE MEDIO
v.n. 80 - 100
EMATOCRITO x10
MCV (3) =
No. globuli rossi/mmc
(in milioni)
CONCENTRAZIONE EMOGLOBINICA
CORPUSCOLARE MEDIA
v.n. 30 - 36g/dl
EMOGLOBINA x10
MCHC (g/dl) =
EMATOCRITO
CONTENUTO EMOGLOBINICO
CORPUSCOLARE MEDIO
v.n. 27 - 31pg
EMOGLOBINA x10
MCH (pg) =
No. globuli rossi/mmc
(in milioni)
ERITROCITI
•CELLULE PRIVE DI NUCLEO A FORMA DI DISCO
BICONCAVO.
•DIAMETRO 6-8, SPESSORE 2.5 , VOLUME 80-100 3
•IL GLOBULO ROSSO NORMALE CONTIENE DA 27 A 32 pg DI
EMOGLOBINA IN SOLUZIONE. L’EMOGLOBINA COSTITUISCE
CIRCA IL 30-36% DEL VOLUME DELL’ERITROCITO
•FUNZIONE DEL GLOBULO ROSSO E’ DI CAPTARE O2 E
SCARICARE CO2 A LIVELLO POLMONARE E CEDERE O2 E
CARICARE CO2 A LIVELLO PERIFERICO
CAUSE DI ANOMALIE DELLA
MORFOLOGIA DEI GLOBULI ROSSI
• ERITROPIESI ANOMALA CHE PUO’ ESSERE
EFFICACE O INEFFICACE
• INADEGUATA FORMAZIONE DI EMOGLOBINA
• DANNI AI GLOBULI ROSSI DOPO LA FUORIUSCITA
DAL MIDOLLO, COMPRESI GLI EFFETTI DI
RIDOTTA O ASENTE FUNZIONE SPLENICA
• TENTATIVO DI COMPENSO MIDOLLARE A UNA
CONDIZIONE DI ANEMIA CON AUMENTO DELLA
ERITROPIESI
CONSEGUENZE SULLA MORFOLOGIA DEI G. R.
• AUMENTATA VARIAZIONE DELLE DIMENSIONI
(ANISOCITOSI), DELLA FORMA (POICHILOCITOSI)
E PUNTEGGIATURE BASOFILE
• CONTENUTO EMOGLOBINICO RIDOTTO O
DISOMOGENEO (IPOCROMASIA, ANISOCROMASIA
O DIMORFISMO)
• SFEROCITOSI, ELLISSOCITOSI, O
FRAMMENTAZIONE (SCHISTOCITOSI); PRESENZA
DI CORPI DI Pappenheim, di Howell Jolly, e poichilociti
(target cells, acantociti, sferociti)
• SEGNI DI IMMATURITA’ POLICROMASIA E
ERITROBLASTEMIA
EMAZIE NORMALI
EMAZIE MICROCITICHE ED IPOCROMICHE
DOPPIA POPOLAZIONE:
EMAZIE MICROCITICHE / IPOCROMICHE
ED EMAZIE MACROCITICHE
TARGET CELLS ( TALASSEMIA MINOR)
SFEROCITOSI
SCHISTOCITI
ANEMIA FALCIFORME