Midollo osseo
Midollo osseo
Si chiama midollo osseo il tessuto molle emopoietico che è contenuto fra le trabecole nelle cavità delle ossa dei Vertebrati. Nell’uomo esso è pari a circa l’1,5% della massa corporea e si presenta in due diverse forme: midollo rosso, contenente le cellule staminali emopoietiche, e midollo giallo, con predominanza di tessuto adiposo. Non esiste una netta distinzione tra i due tipi: il tessuto rosso può espandersi a spese di quello giallo in casi di aumento di produzione delle cellule emopoietiche; al contrario, con l’invecchiamento il midollo rosso si trasforma gradualmente in giallo. Negli individui adulti le percentuali di midollo rosso e giallo sono circa le stesse. Il midollo rosso permane per tutta la vita in alcune ossa piatte (costole, sterno, ossa craniche e pelviche), mentre durante la giovinezza è localizzato anche nelle vertebre e nelle epifisi delle ossa lunghe. In particolari patologie e in caso di digiuno prolungato, il tessuto emopoietico regredisce e la parte grassa assume un aspetto gelatinoso; questo fenomeno viene definito atrofia sierosa del grasso.
1. Funzione
di Patrizia Vernole
Il midollo osseo è costituito da una sostanza amorfa, molle, trasparente, da particolari elementi cellulari (parenchima mieloide propriamente detto), riuniti in nidi o focolai, e da uno stroma di sostegno. Questo, a sua volta, è formato da esili fibre reticolari, da un’abbondante rete vascolare, da istiociti (o cellule reticolari) e da cellule adipose.
Il midollo rosso è il maggiore organo emopoietico degli adulti, cioè rappresenta la sede di produzione di globuli rossi, granulociti, linfociti e piastrine (v. sangue). Tale funzione si esplica attraverso tre meccanismi fondamentali: proliferazione cellulare; differenziazione cellulare; passaggio delle cellule mature dal midollo al sangue. Circa lo 0,1% del totale delle cellule del midollo è costituita dagli emocitoblasti, cellule staminali in grado di dividersi più volte e di dare origine ai vari tipi di cellule differenziate, destinate a rimpiazzare gli elementi figurati del sangue andati incontro a invecchiamento e distruzione. Gli emocitoblasti sono, in genere, piuttosto piccoli e presentano poco citoplasma basofilo. Sono cellule staminali pluripotenti, che possono differenziarsi verso un tipo cellulare piuttosto che un altro, a seconda degli stimoli cui sono sottoposte, e permangono per tutta la vita dell’individuo, permettendo così in qualsiasi momento la ricostituzione di una certa popolazione cellulare. Dagli emocitoblasti derivano cellule capostipiti di almeno quattro tipi diversi, e cioè eritroide, mieloide, megacariocitico e linfoide, capaci ancora di dividersi, ma che possono dare origine a un tipo soltanto di cellule differenziate.
Per originare gli eritrociti, gli emocitoblasti si trasformano in eritroblasti, più grandi e con citoplasma fortemente basofilo. Nel processo di maturazione si comincia ad accumulare l’emoglobina nel citoplasma, che diventa acidofilo, mentre gli organelli cellulari tendono a scomparire. L’ultimo stadio del processo di maturazione è costituito dai reticolociti, i quali perdendo il nucleo si trasformano poi in globuli rossi maturi che entrano nella circolazione sanguigna. Alcuni reticolociti possono tuttavia migrare nel sangue (normalmente nel sangue degli individui adulti si trova una percentuale di reticolociti di circa lo 0,8%).
Per produrre i granulociti, gli emocitoblasti si trasformano in cellule più grandi con citoplasma moderatamente basofilo, i mieloblasti, che accumulano granuli nel citoplasma stesso (mielociti). I granuli differenziano i mielociti nei precursori dei tre tipi di granulociti: neutrofili, basofili ed eosinofili. Terminata la maturazione, sia i precursori degli eritrociti sia quelli dei granulociti non possono più dividersi.
Le piastrine coinvolte nei processi di coagulazione del sangue derivano, invece, dalla frammentazione del citoplasma dei megacariociti, la cui evoluzione dagli emocitoblasti non è ancora del tutto chiarita.
L’emopoiesi dei linfociti, infine, presenta alcune peculiarità rispetto alle altre cellule ematiche, in quanto non costituisce un fenomeno regolare e continuo di rigenerazione, ma avviene a seconda delle esigenze dell’individuo, come, per es., in seguito al contatto con uno specifico antigene.
Le cellule staminali, quelle degli stadi intermedi di maturazione, nonché gli eritrociti, i granulociti e i linfociti maturi, costituiscono isole di cellule delle varie serie ematiche, le quali formano un microambiente in cui le cellule stesse arrivano al completo differenziamento per poi abbandonare il midollo attraverso la corrente sanguigna. Le cellule reticolari e i macrofagi liberi presenti nel midollo costituiscono il sistema reticoloistiocitario.
Il tasso di emopoiesi è sotto il controllo di vari fattori: il grado di ossigenazione del sangue, fattori umorali specifici (per es. eritropoietina), vari ormoni. L’organismo può quindi rispondere in modo abbastanza rapido a situazioni di stress, come un’emorragia, o alla carenza di ossigeno nel sangue. Le cellule staminali del midollo sono particolarmente sensibili all’azione citotossica di numerosi agenti fisici, per es. le radiazioni ionizzanti, e chimici, come le chemioterapie utilizzate per i tumori; al contrario, le cellule che costituiscono il sistema reticoloistiocitario sono radioresistenti.
2. Filogenesi
di Patrizia Vernole
Il midollo osseo è il maggiore organo emopoietico negli Amnioti. Negli altri Vertebrati gli eritrociti sono prodotti in diverse percentuali nel fegato, nel rene e nella milza; i granulociti si formano quasi sempre nella milza, tranne che nei Teleostei, in cui sono prodotti nella tonaca sottomucosa intestinale. Nei Mammiferi e nell’uomo adulto l’emopoiesi viene svolta dal midollo osseo e dal timo.
Per quanto riguarda le cellule del sistema immunitario, nonostante l’immunità cellulare e in particolare la fagocitosi e il rigetto di trapianti siano riscontrabili in molti Invertebrati, la presenza di vere e proprie cellule immunitarie si evidenzia per la prima volta negli Echinodermi e nei Protocordati. Soltanto nei Vertebrati, invece, insieme al tessuto osseo compaiono l’immunità umorale, con produzione di anticorpi, e vari organi linfoidi, compreso il midollo osseo, anche se in alcuni Mammiferi (per es. il cane) esso non è coinvolto nella produzione dei linfociti. Non è stato possibile finora trovare stadi intermedi tra la situazione presente negli Invertebrati e quella dei Vertebrati.
3. Ontogenesi
di Patrizia Vernole
Alla 3ª settimana, nell’embrione umano, quando il nutrimento fornito dall’ovocita non è più sufficiente, si formano, nelle isole di Wolff, cellule ematiche in grado di trasportare ossigeno e anidride carbonica. Le cellule di Wolff, situate nello spessore del sacco vitellino, sono strutture costituite da cellule mesenchimatiche, angioblasti, che moltiplicandosi danno origine a colonie di cellule emopoietiche composte esclusivamente di eritroblasti (precursori dei globuli rossi), e cellule periferiche, che appiattendosi formano l’endotelio dei vasi. Nel corso dello sviluppo, l’attività emopoietica si trasferisce, poi, con la migrazione delle cellule staminali eritroblastiche in altre aree all’interno dell’embrione: dapprima nel fegato fetale e nella milza, e successivamente, con la comparsa degli abbozzi cartilaginei dello scheletro, nel midollo osseo. Ma il maggior coinvolgimento di queste aree nell’emopoiesi si ha quando lo scheletro cartilagineo comincia a essere sostituito da quello osseo, cioè tra i 50-60 giorni e la fine del 3° mese di vita intrauterina.
Nel momento in cui le cellule eritroblastiche migrano dalle isole sanguigne, non si hanno più eritroblasti nucleati in circolo. Per quel che riguarda la serie bianca, alcuni emocitoblasti migrano dal mesenchima al midollo osseo, dove producono i vari tipi di cellule.
4. Patologia
(Red.)
Le patologie del midollo osseo riguardano alcune affezioni degli elementi corpuscolati del sangue, principalmente per un difetto della produzione dei loro precursori (aplasia midollare).
Lo studio a scopi clinici del midollo osseo si attua con la biopsia, che viene eseguita pungendo con appositi aghi cavi lo sterno o altre ossa particolarmente ricche di midollo. L’esame istologico del materiale così prelevato mira a confermare diagnosi scaturite dall’osservazione del sangue periferico, o a chiarire quesiti diagnostici per i quali lo studio del sangue periferico è di scarso o di nessun ausilio (plasmocitoma, linfogranuloma maligno, pseudoleucemia da metastasi neoplastiche midollari ecc.).
Il trapianto di midollo osseo è un importante presidio terapeutico utilizzato in centri specializzati per il trattamento di patologie immunologiche, genetiche, oncologiche, ematologiche. Il midollo osseo può essere prelevato sia dallo stesso paziente (trapianto autologo) sia da altri individui (trapianto eterologo). Al fine di ottenere un successo, deve essere attentamente valutata la presenza di istocompatibilità. Il midollo da trapiantare viene aspirato dalle ossa pelviche del donatore e posto in un idoneo terreno di coltura. La somministrazione al ricevente avviene per via endovenosa, dopo che il paziente è stato preliminarmente trattato con farmaci antiblastici, la cui natura dipende dalla malattia. Questo pretrattamento nei pazienti con malattie neoplastiche è necessario per distruggere le cellule leucemiche o tumorali residue, mentre nei pazienti con anemia aplastica è legato all’esigenza di annullare il sistema immune per consentire l’attecchimento. Dopo il trapianto, il ricevente viene tenuto in isolamento al fine di prevenire eventuali infezioni.
Il trapianto di midollo osseo ha una maggior probabilità di successo nei bambini, nei quali il sistema immunitario non è ancora del tutto sviluppato. Le patologie in cui trova la maggiore indicazione sono: forme di immunodeficienza (principalmente genetiche e congenite), anemia aplastica, alcune forme di leucemia, linfomi, alcune patologie oncologiche (neuroblastoma), alcune malattie genetiche (immunodeficienza severa combinata, talassemia, sindromi di Hurler, Hunter, Gaucher).
bibliografia
U. D’Ancona, Trattato di zoologia, Torino, UTET, 19733.
Haemopoiesis. A practical approach, ed. N.G. Testa, G. Molineux, Oxford-New York, Oxford University Press, 1993.
F. Martini, Fondamenti di anatomia e fisiologia, Napoli, EdiSES, 1994.
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