I globuli rossi

Caratteristiche generali e struttura

I globuli rossi (detti anche eritrociti o emazie) sono piccole cellule che rappresentano la percentuale più cospicua degli elementi figurati del sangue.

Negli uomini le emazie sono circa 5 milioni per mm3, nelle donne invece 4,5 milioni.

La loro funzione principale è quella di agevolare gli scambi gassosi, ossia trasportare ossigeno ai tessuti e parte dell’anidride carbonica ai polmoni per poterla espellere con la respirazione.

Globuli rossi osservati al microscopio elettronico
Figura 1 – Globuli rossi osservati al microscopio elettronico

Nei mammiferi gli eritrociti sono sprovvisti di nucleo, presente invece nei restanti vertebrati.

Generalmente i globuli rossi presentano una forma rotondeggiante, o meglio di disco biconcavo, più rigonfio in periferia (1,9 µm) e più sottile al centro (0,8 µm) a causa della mancanza del nucleo. Il diametro è di circa 7,5 µm e la particolare forma che presentano incrementa il rapporto superficie/volume facilitando ulteriormente gli scambi gassosi.

Le emazie presentano inoltre flessibilità, infatti si deformano per poter attraversare anche i vasi sanguigni più piccoli.

Forma tipica di un globulo rosso nei mammiferi
Figura 2 – Forma tipica di un globulo rosso nei mammiferi

Esternamente sono dotati di una membrana costituita da un doppio strato lipidico su cui si inseriscono specifiche componenti proteiche (antigeni) che determinano l’appartenenza ad uno dei quattro principali gruppi sanguigni.

Tabella in cui si identificano i gruppi sanguigni in base agli antigeni presenti sui globuli rossi e agli anticorpi circolanti
Figura 3 – Tabella in cui si identificano i principali gruppi sanguigni in base agli antigeni presenti sui globuli rossi e agli anticorpi circolanti

Essendo privi di nucleo, non possono riprodursi, infatti la loro formazione è affidata al midollo osseo ed avviene tramite un processo che prende il nome di eritropoiesi che descriveremo meglio in seguito.

Hanno una vita media di circa 120 giorni, dopo i quali sono catturati dalla milza e dal fegato ed eliminati da cellule specializzate del sistema immunitario (macrofagi).

I globuli rossi sono privi anche di altri organelli quali ribosomi o mitocondri, ma la loro componente principale è l’emoglobina, pigmento proteico di colore rosso che dona agli eritrociti il loro tipico colore e consente il trasporto di ossigeno.

I globuli rossi inoltre non si muovono autonomamente, ma sono trasportati passivamente da forze che determinano la circolazione del sangue

Funzione

Nel paragrafo precedente abbiamo detto che la funzione principale che svolgono i globuli rossi è quella di regolare gli scambi gassosi, ciò risulta indispensabile per la sopravvivenza del nostro organismo.

Affinché i tessuti ricevano l’ossigeno, necessario per svolgere le loro attività biologiche, ed eliminino l’anidride carbonica, è indispensabile la cooperazione tra il sistema cardiocircolatorio ed il sistema respiratorio.

Fondamentale per consentire il regolare funzionamento dei globuli rossi è la loro costituente principale: l’emoglobina. L’emoglobina è una proteina tetramerica costituita da quattro catene polipeptidiche (globine) ognuna delle quali lega un gruppo detto eme contenente un atomo di ferro a cui si lega una molecola di ossigeno. È proprio la presenza di ferro che dona il colore rosso agli eritrociti.

Globulo rosso contenente una molecola di emoglobina. Si evince che l'emoglobina è costituita da quattro catene polipeptidiche, ognuna delle quali costituita da un gruppo eme contenente un atomo di ferro a cui si lega una molecola di ossigeno
Figura 4 – Globulo rosso contenente una molecola di emoglobina. Si evince che l’emoglobina è costituita da quattro catene polipeptidiche, ognuna delle quali costituita da un gruppo eme contenente un atomo di ferro a cui si lega una molecola di ossigeno

Vediamo in dettaglio come avviene lo scambio di ossigeno ed anidride carbonica:

Il cuore pompa il sangue, quindi i globuli rossi, verso i polmoni. È nei polmoni che l’emoglobina contenuta negli eritrociti si lega all’ossigeno formando l’ossiemoglobina. I globuli rossi caricati di ossigeno assumono un colore rosso brillante. Il sangue ossigenato arriva ai capillari, si riversa nel plasma e diffonde a tutte le cellule del corpo. Le cellule una volta essersi caricate di ossigeno, rilasciano anidride carbonica, che si legherà nuovamente all’emoglobina dei globuli rossi costituendo la carbamminoemoglobina. I globuli rossi caricati di anidride carbonica assumono un colore rosso scuro. Il cuore pompa gli eritrociti carichi di anidride carbonica verso i polmoni, qui lasciano il prodotto di scarto e si caricano nuovamente di ossigeno.

In definitiva una molecola di emoglobina essendo costituita da quattro atomi di ferro, lega quattro molecole di ossigeno. Un solo globulo rosso trasporta 300 milioni di molecole di emoglobina, quindi può trasferire 1,2 miliardi di molecole di ossigeno per volta.

Schema riguardante il trasporto di ossigeno nell'organismo ad opera degli eritrociti
Figura 5 – Schema riguardante il trasporto di ossigeno nell’organismo ad opera degli eritrociti

Eritropoiesi

Il processo di formazione dei globuli rossi prende il nome di eritropoiesi, dura circa 4-5 giorni ed avviene a livello del midollo osseo. I reni producono un ormone: l’eritropoietina che stimola la formazione dei globuli rossi. L’eritropoietina viene prodotta in base al contenuto di ossigeno nel sangue, se il suo livello è basso allora si produce più eritropoietina, di conseguenza più globuli rossi. Ogni secondo il midollo osseo produce due milioni di globuli rossi, durante la gravidanza ne vengono prodotti di più in quanto servono allo sviluppo del feto.

Le cellule progenitrici degli eritrociti sono cellule staminali mieloidi in comune con granulociti, monociti e piastrine. Questo tipo di cellule sono dotate di nucleo e di organelli che si ridurranno e scompariranno nel restante processo di differenziazione.

Dalle cellule staminali hanno origine i proeritoblasti i quali presentano un grande nucleo, numerosi poliribosomi e vanno incontro a diverse divisioni mitotiche costituendo gli eritroblasti primitivi.

Gli eritroblasti primitivi danno origine in seguito agli eritroblasti intermedi. Con gli eritroblasti intermedi si ha il passaggio da uno stadio ricco di ribosomi ad uno ricco di emoglobina, in quanto inizia la degenerazione degli organelli. L’attività mitotica è ancora presente e le dimensioni del nucleo si riducono sempre di più.

Dagli eritroblasti intermedi derivano gli eritroblasti terminali, in cui un terzo del citoplasma è costituito da emoglobina. Tramite un processo di estrusione perdono il nucleo costituendo i reticolociti.

In 1-2 giorni, quando i ribosomi degenerano completamente, i reticolociti diventano globuli rossi maturi.

Schema raffigurante l'emopoiesi, processo di formazione degli elementi corpuscolati del sangue. I globuli rossi seguono un processo di differenziazione specifico noto come eritropoiesi
Figura 6 – Schema raffigurante l’emopoiesi, processo di formazione degli elementi corpuscolati del sangue. I globuli rossi seguono un processo di differenziazione specifico noto come eritropoiesi

Come accennato in precedenza, la vita media dei globuli rossi è di circa 120 giorni (negli uomini, nelle donne circa 110 giorni). I macrofagi presenti nella milza, nel fegato ed in altri tessuti fagocitano i globuli rossi. Gli elementi più semplici costituenti gli eritrociti vengono riutilizzati da altre cellule dell’organismo, mentre l’emoglobina è sottoposta ad attività enzimatica. Il gruppo eme viene trasformato e rilasciato nel plasma come bilirubina che viene eliminata a sua volta con le feci, mentre gli atomi di ferro sono rimessi in circolo e riutilizzati.

Patologie correlate

I globuli rossi possono subire delle alterazioni, alcune che non incidono sulla loro vita, altre che sono responsabili di alcune patologie.

È estremamente importante effettuare l’esame emocromocitometrico (o emocromo) per avere informazioni sulle nostre condizioni di salute. L’emocromo infatti è un esame di laboratorio completo del sangue che determina la quantità dei globuli rossi, i livelli di ematocrito (rapporto tra la parte liquida del sangue e la parte corpuscolata) e dell’emoglobina, e diversi altri parametri. Questo test è sempre consigliato dai medici di base o dagli specialisti per monitorare una terapia in corso o prima di eseguire un intervento chirurgico.

Dall’esame emocromocitometrico si può notare come in alcuni casi il numero degli eritrociti nel sangue sia inferiore alla media, ciò conduce ad un disturbo noto come anemia. Quando si parla di anemia il midollo osseo non produce abbastanza eritrociti oppure non ci sono riserve di ferro sufficienti per produrre emoglobina. Non essendoci sufficienti globuli rossi in circolo l’ossigeno non viene distribuito equamente nell’organismo, di conseguenza i sintomi tipici dell’anemia sono: affaticamento, deficit di memoria, stordimento, fiato corto, capogiri.

Differenza nel numero di eritrociti in condizioni normali e quando si manifesta l'anemia
Figura 7 – Differenza nel numero di eritrociti in condizioni normali e quando si manifesta l’anemia

Le cause dell’abbassamento del numero di globuli rossi sono diverse: emorragie interne, mestruazioni abbondanti nelle donne, lesioni del midollo osseo, leucemia, carenze nutrizionali, malattie infiammatorie. Si possono inoltre riscontrare diversi tipi di anemia:

  • Anemia sideropenica: maggiormente diffusa e dovuta ad una carenza di ferro nell’organismo;
  • Aplasia eritrocitaria pura: il midollo osseo non è più in grado di produrre cellule staminali mieloidi da cui originano i globuli rossi;
  • Anemia falciforme: globuli rossi a forma di falce che provocano ingorghi nei vasi sanguigni e bloccano la circolazione. Ciò è dovuto ad un difetto genetico che coinvolge la produzione di emoglobina;
Differenza tra un globulo rosso normale e uno a forma di falce
Figura 8 – Differenza tra un globulo rosso normale e uno a forma di falce
  • Anemia normocitica: il midollo osseo produce globuli rossi normali nella forma, ma non in quantità adeguate;
  • Anemia emolitica: anticorpi del sistema immunitario degradano prematuramente i globuli rossi;
  • Talassemie: malattie ereditarie che prevedono difetti genetici nella produzione di emoglobina.

Un altro tipo di anomalia meno frequente è la policitemia, dovuta invece ad un aumento del numero dei globuli rossi. La policitemia può essere transitoria e non necessariamente indicativa di una condizione patologica. Le condizioni a cui si associa la policitemia sono: disidratazione, gravidanza, intensa attività fisica, malattie polmonari, tabagismo, disordini genetici. Abbiamo tre tipi di policitemia:

  • Policitemia primitiva: determinata da una mutazione del gene delle cellule staminali mieloidi da cui originano i globuli rossi;
  • Policitemia secondaria: dipenda da una condizione morbosa primaria che causa carenza di ossigeno, di conseguenza il midollo osseo è stimolato a produrre più globuli rossi;
  • Policitemia vera: malattia neoplastica del sangue che comporta iperproduzione di eritrociti, ma spesso anche di globuli bianchi e piastrine. Può indurre disturbi circolatori come la trombosi.

Fonti

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