Patogenesi dell'anemia aplastica

Secondo i concetti moderni basati su numerosi metodi di ricerca culturali, microscopici elettronici, istologici, biochimici ed enzimatici, tre meccanismi principali sono importanti nella patogenesi dell'anemia aplastica: danno diretto alle cellule staminali pluripotenti (PSC), modifiche nel microambiente della cellula staminale e, di conseguenza, inibizione o interruzione della sua funzione; e una condizione immunopatologica.

Secondo le concezioni moderne, la causa della pancitopenia a livello cellulare e cinetico è una significativa diminuzione del numero di cellule staminali pluripotenti (PSC) e dei precursori più maturi dell'eritro-, mielo- e trombocitopoiesi. Un ruolo importante è svolto anche da un difetto qualitativo delle cellule staminali residue, che si manifesta nella loro incapacità di produrre un numero adeguato di cellule staminali mature. Il difetto delle PSC è un disturbo primario che si manifesta o si intensifica sotto l'influenza di vari fattori eziologici. Il primato del difetto delle PSC, come fattore principale nella patogenesi dell'anemia aplastica, si basa sul rilevamento di una netta diminuzione della capacità di formare colonie delle cellule del midollo osseo nei pazienti, che persiste anche durante il periodo di remissione clinica ed ematologica, e sul rilevamento di cellule emopoietiche morfologicamente difettose, a indicare l'inferiorità funzionale delle PSC. È stato dimostrato che quando il livello di cellule staminali pluripotenti (PSC) diminuisce di oltre il 10% rispetto alla norma, si verifica uno squilibrio tra i processi di differenziazione e proliferazione, con predominanza della differenziazione, il che molto probabilmente spiega la riduzione della capacità di formazione di colonie del midollo osseo. Il primato del difetto di cellule staminali pluripotenti (PSC) nell'anemia aplastica è confermato dai seguenti dati:

• lo sviluppo di anemia aplastica è possibile in concomitanza con l'assunzione di cloramfenicolo (levomicetina), che inibisce in modo irreversibile l'incorporazione degli aminoacidi nelle proteine mitocondriali e la sintesi dell'RNA nelle cellule precursori del midollo osseo, il che porta a un'interruzione della loro proliferazione e differenziazione;
• l'esposizione alle radiazioni provoca la morte di una parte del PSC e le alterazioni sviluppate nel sistema staminale degli individui irradiati possono essere causa di anemia aplastica;
• è stata dimostrata l'efficacia del trapianto allogenico di midollo osseo nell'anemia aplastica;
• È stata confermata la correlazione tra anemia aplastica e malattie clonali: è possibile la trasformazione dell'anemia aplastica in emoglobinuria parossistica notturna, sindrome mielodisplastica e leucemia mieloblastica acuta.

Si ritiene attualmente che la riduzione del pool di progenitori emopoietici sia mediata dal meccanismo di morte cellulare programmata (apoptosi). La causa dello sviluppo di aplasie emopoietiche è probabilmente l'aumentata apoptosi delle cellule staminali. L'aumentata suscettibilità delle cellule staminali all'apoptosi può essere congenita (un meccanismo simile è stato postulato per le aplasie congenite) o indotta dall'iperespressione di geni proapoptotici da parte di partecipanti attivati della risposta immunitaria (aplasie idiopatiche, aplasie dopo infusione di linfociti da donatore) o da effetti mielotossici (radiazioni γ). È stato stabilito che il tasso di riduzione del pool di progenitori e i meccanismi effettori specifici dell'apoptosi differiscono nelle diverse varianti di AA.

Un aspetto importante della patogenesi dell'anemia aplastica è la patologia del microambiente emopoietico. È possibile un difetto primario delle cellule del microambiente emopoietico, come evidenziato da una diminuzione della funzione formante colonie dei fibroblasti del midollo osseo e da un'alterazione degli indici ultrastrutturali e ultracitochimici delle cellule del microambiente stromale del midollo osseo. Pertanto, nei pazienti con anemia aplastica, oltre alla degenerazione grassa totale, si osservano alterazioni comuni a tutte le cellule stromali, indipendentemente dalla loro localizzazione nel parenchima midollare. Inoltre, è stato riscontrato un aumento del contenuto di mitocondri, ribosomi e polisomi nel citoplasma delle cellule. È possibile un difetto nella funzione dello stroma del midollo osseo, che porta a una diminuzione della capacità delle cellule stromali di secernere fattori di crescita emopoietici. I virus svolgono un ruolo significativo nell'alterazione del microambiente emopoietico. È noto che esiste un gruppo di virus in grado di colpire le cellule del midollo osseo: si tratta del virus dell'epatite C, del virus della dengue, del virus di Epstein-Barr, del citomegalovirus, del parvovirus B19 e del virus dell'immunodeficienza umana. I virus possono colpire le cellule emopoietiche sia direttamente che attraverso alterazioni del microambiente emopoietico, come dimostrato dal rilevamento di molteplici inclusioni patologiche nei nuclei di quasi tutte le cellule stromali mediante microscopia elettronica. Le particelle virali persistenti sono in grado di influenzare l'apparato genetico delle cellule, distorcendo così l'adeguatezza del trasferimento delle informazioni genetiche ad altre cellule e interrompendo le interazioni intercellulari, che possono essere ereditarie.

I meccanismi immunologici dello sviluppo dell'anemia aplastica sono significativi. Sono stati descritti vari fenomeni immunitari che possono colpire il tessuto emopoietico: aumento dell'attività dei linfociti T (principalmente con il fenotipo CD 8) con aumento della produzione di interleuchina-2 e soppressione dell'interleuchina-1, depressione dell'attività delle cellule natural killer, alterata maturazione dei monociti in macrofagi, aumento della produzione di interferone e possibilmente presenza di anticorpi che inibiscono l'attività delle cellule formanti colonie. Sono stati segnalati un aumento dell'espressione degli antigeni di istocompatibilità DR 2 e livelli elevati del fattore di necrosi tumorale, che è un potenziale inibitore dell'ematopoiesi. Queste alterazioni immunologiche portano all'inibizione dell'ematopoiesi e contribuiscono allo sviluppo di aplasia emopoietica.

Lo sviluppo dell'anemia aplastica si basa quindi su meccanismi patologici multifattoriali.

A causa dell'effetto dannoso, il midollo osseo dei pazienti con anemia aplastica subisce una serie di cambiamenti significativi. Inevitabilmente, il contenuto di cellule emopoietiche proliferanti diminuisce, il che porta a una diminuzione variabile della cellularità (nucleazione) del midollo osseo, nonché alla sostituzione del midollo osseo con tessuto adiposo (infiltrazione grassa), a un aumento del numero di elementi linfoidi e cellule stromali. Nei casi gravi, si verifica una scomparsa quasi completa del tessuto emopoietico. È noto che la durata di vita degli eritrociti nell'anemia aplastica si riduce, il che è solitamente dovuto a una diminuzione dell'attività dei singoli enzimi eritroidi, mentre durante una riacutizzazione della malattia si osserva un aumento del livello di emoglobina fetale. Inoltre, è stato accertato che si verifica una distruzione intramidollare delle cellule eritroidi.

La patologia della leucopoiesi si manifesta con una diminuzione del numero di granulociti e una compromissione della loro funzione; si osservano alterazioni strutturali del pool linfoide in combinazione con una compromissione della cinetica linfocitaria. Si osservano inoltre una riduzione degli indicatori dell'immunità umorale (concentrazione di immunoglobine G e A) e dei fattori di difesa aspecifici (beta-lisina, lisozima). L'alterazione della trombopoiesi si manifesta con trombocitopenia, una forte diminuzione del numero di megacariociti nel midollo osseo e varie alterazioni morfologiche. La durata di vita delle piastrine è moderatamente ridotta.

Nella patogenesi delle anemie aplastiche ereditarie, grande importanza è attribuita ai difetti genetici e all'influenza di effetti sfavorevoli nelle fasi precoci dell'embriogenesi. Attualmente, è stato accertato che l'insorgenza di anemie aplastiche ereditarie è associata a una maggiore tendenza congenita delle cellule staminali pluripotenti (PSC) all'apoptosi. L'anemia di Fanconi può essere ereditata con modalità autosomica recessiva; circa il 10-20% dei pazienti nasce da matrimoni consanguinei. Studi citogenetici condotti su bambini con anemia di Fanconi hanno rivelato alterazioni distintive nella struttura cromosomica, sotto forma di varie aberrazioni cromosomiche (rotture cromatidiche, lacune, riarrangiamenti, scambi, endoreduplicazioni) causate da alterazioni dei cromosomi 1 e 7 (delezione o trasformazione completa o parziale). In precedenza, si riteneva che la patogenesi dell'anemia di Fanconi fosse basata su un difetto nella riparazione del DNA, poiché molti agenti chiamati clastogeni vengono utilizzati per diagnosticare l'anemia di Fanconi, suggerendo il meccanismo sopra menzionato. Questi agenti (mitomicina C, diepossibutano, mostarda azotata) danneggiano il DNA causando legami crociati inter-catena, legami crociati intra-catena e rotture. Attualmente, un'ipotesi alternativa è che la maggiore sensibilità delle cellule affette da anemia di Fanconi alla mitomicina C sia dovuta al danno causato dai radicali dell'ossigeno, piuttosto che ad anomalie nei legami crociati del DNA. I radicali liberi dell'ossigeno includono l'anione superossido, il perossido di idrogeno e il radicale idrossile. Sono mutageni e lo ione idrossile in particolare può causare anomalie cromosomiche e rotture del DNA. Esistono vari meccanismi di detossificazione per rimuovere i radicali liberi dell'ossigeno e proteggere le cellule dai danni. Questi includono i sistemi enzimatici superossido dismutasi (SOD) e catalasi. L'aggiunta di SOD o catalasi ai linfociti di pazienti con anemia di Fanconi riduce il danno cromosomico. Studi clinici che utilizzano SOD ricombinante hanno dimostrato che la sua somministrazione in alcuni casi riduce il numero di rotture. I dati ottenuti sono serviti come base per riconsiderare il ruolo dei radicali liberi dell'ossigeno nell'esistenza di una maggiore sensibilità delle cellule di pazienti con anemia di Fanconi alla mitomicina C e per studiare il ruolo dell'apoptosi in questa situazione. La mitomicina C esiste in uno stato inattivato e come ossido. Molti enzimi nella cellula possono catalizzare la perdita di un elettrone nella molecola di mitomicina C, che diventa altamente attiva. A basse concentrazioni di ossigeno, presenti nelle cellule di linee cellulari ipossiche, la mitomicina C reagisce con il DNA e porta alla formazione di legami crociati. Tuttavia, ad alte concentrazioni di ossigeno, tipiche delle colture cellulari normali, la mitomicina C viene sovraossidata dall'ossigeno per formare radicali liberi dell'ossigeno e la sua capacità di formare legami crociati con il DNA è significativamente ridotta. Studi sull'apoptosi condotti utilizzando sistemi di ricerca specifici hanno dimostrato che a basse concentrazioni di ossigeno (5%) non si osservano differenze nella gravità dell'apoptosi tra cellule normali e cellule di pazienti con anemia di Fanconi. Tuttavia, ad alte concentrazioni di ossigeno (20%),che favoriscono la formazione di radicali liberi sotto l'influenza della mitomicina C, l'apoptosi nelle cellule dei pazienti con anemia di Fanconi è più pronunciata e qualitativamente diversa rispetto alle cellule normali.

Nell'anemia di Blackfan-Diamond, è stato stabilito che la malattia non è associata né a una perdita della capacità del microambiente di supportare l'eritropoiesi né a una risposta immunitaria contro i precursori eritroidi (studi a supporto di questa ipotesi hanno dimostrato un'alloimmunizzazione trasfusione-dipendente). L'ipotesi più probabile per lo sviluppo dell'anemia di Blackfan-Diamond è un difetto intracellulare nei meccanismi di trasduzione del segnale o nei fattori di trascrizione nella fase dell'ematopoiesi precoce (il precursore eritroide più precoce o la cellula staminale pluripotente). Tali alterazioni possono portare a una maggiore sensibilità delle cellule eritroidi all'apoptosi: quando coltivate in vitro senza eritropoietina, tali cellule entrano in morte cellulare programmata più rapidamente rispetto alle cellule normali di individui del gruppo di controllo.

Genetica dell'anemia di Blackfan-Diamond: oltre il 75% dei casi è sporadico, il 25% dei pazienti presenta una mutazione nel gene localizzato sui cromosomi 19ql3, che codifica per la proteina ribosomiale S19. La conseguenza di questa mutazione è lo sviluppo dell'anemia di Blackfan-Diamond. La mutazione genetica è stata riscontrata sia in casi sporadici che familiari di anemia, quando più pazienti affetti da questa anemia sono osservati in una famiglia. I casi familiari includono una chiara ereditarietà dominante dell'anemia nel probando e in uno dei genitori o la comparsa di anomalie nei fratelli nati uno dopo l'altro; non si può escludere la possibilità di ereditarietà autosomica recessiva e legata al cromosoma X. Anomalie casuali sono state riscontrate nella maggior parte dei pazienti con anemia di Blackfan-Diamond, ad esempio anomalie dei cromosomi 1 e 16.

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