Coaguli di sangue-Immagine: in queste immagini ravvicinate al microscopio, campioni di globuli rossi si aggregano da sinistra a destra, diventando più compatti nonostante l’assenza di piastrine, a lungo ritenute essenziali per la coagulazione. Crediti: Rustem Litvinov.
I globuli rossi determinano il restringimento dei coaguli di sangue, ribaltando vecchie ipotesi.
Secondo un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’Università della Pennsylvania, i globuli rossi, a lungo considerati spettatori passivi nella formazione dei coaguli di sangue, in realtà svolgono un ruolo attivo nel favorire la contrazione dei coaguli.
“Questa scoperta rimodella il nostro modo di comprendere uno dei processi più vitali del corpo”, afferma Rustem Litvinov, ricercatore senior presso la Perelman School of Medicine (PSOM) e coautore dello studio. “Apre inoltre la strada a nuove strategie per studiare e potenzialmente trattare i disturbi della coagulazione che causano sanguinamenti eccessivi o coaguli pericolosi, come quelli osservati negli ictus“.
La scoperta, pubblicata su Blood Advances, ribalta l’idea consolidata secondo cui solo le piastrine, i piccoli frammenti cellulari che inizialmente tamponano le ferite, guidino la contrazione del coagulo. Il team della Penn ha invece scoperto che sono i globuli rossi stessi a contribuire a questo cruciale processo di riduzione e stabilizzazione dei coaguli di sangue.
“I globuli rossi sono stati studiati fin dal XVII secolo“, afferma il coautore Prashant Purohit, Professore di Ingegneria Meccanica e Meccanica Applicata presso la Penn Engineering. “Il fatto sorprendente è che nel XXI secolo continuiamo a scoprire cose nuove su di essi”.
Una scoperta inaspettata
Finora, i ricercatori credevano che solo le piastrine fossero responsabili della contrazione del coagulo. Questi minuscoli frammenti cellulari tirano i filamenti di fibrina, una proteina simile a una corda, per stringere e stabilizzare i coaguli.
“Si pensava che i globuli rossi fossero spettatori passivi”, afferma il coautore John Weisel, Professore di Biologia Cellulare e dello Sviluppo presso la PSOM e membro del gruppo di laurea in Bioingegneria presso la Penn Engineering. “Pensavamo che aiutassero semplicemente il coagulo a sigillarsi meglio”.
Questa supposizione ha iniziato a vacillare quando Weisel e Litvinov hanno eseguito un test che si aspettavano fallisse. Hanno creato coaguli di sangue senza piastrine. “Ci aspettavamo che accadesse non nulla”, dice Weisel. “Invece, i coaguli si sono ridotti di oltre il 20%“.
Per verificare i risultati, il team ha ripetuto l’esperimento utilizzando sangue normale trattato con sostanze chimiche per bloccare l’attività piastrinica. I coaguli si contraevano comunque. “È stato allora che ci siamo resi conto che i globuli rossi dovevano svolgere un ruolo ben più importante che occupare spazio”, afferma Litvinov.
Modellazione della meccanica dei coaguli di sangue
Per capire come i globuli rossi fossero responsabili di questo comportamento inaspettato, il team si è rivolto a Purohit, un ingegnere meccanico di formazione.
Esperto di materiali morbidi come coaguli di sangue e gel, Purohit ha sviluppato un modello matematico che ipotizza che i globuli rossi si compattino principalmente a causa della “deplezione osmotica”.
Questo processo spiega anche come le particelle nei colloidi (miscele come vernice, latte o acqua fangosa) possano radunarsi e formare cluster quando cambiano le condizioni circostanti.
“In sostanza, le proteine presenti nel fluido circostante creano uno squilibrio di pressione che spinge i globuli rossi l’uno verso l’altro”, afferma Purohit. “Questa forza attrattiva li fa aggregare più strettamente, aiutando il coagulo a contrarsi anche in assenza di piastrine
Come funziona la coagulazione senza piastrine
Quando il sangue inizia a coagularsi, una proteina a forma di ragnatela chiamata fibrina forma una rete che intrappola i globuli rossi e li avvicina tra loro. “Questo accumulo prepara il terreno affinché le forze di deplezione osmotica prendano il sopravvento”, afferma Purohit.
Una volta che i globuli rossi sono stipati strettamente all’interno della rete di fibrina, le proteine presenti nel fluido circostante vengono spinte fuori dagli spazi ristretti tra le cellule. Questo crea uno squilibrio: la concentrazione di proteine è maggiore all’esterno delle cellule stipate rispetto al loro interno, il che si traduce in una differenza nella “pressione osmotica”.
Questa differenza di pressione agisce come una compressione dall’esterno, spingendo i globuli rossi ancora più vicini tra essi.
“Questa attrazione fa sì che le cellule si aggregano e trasferiscano forze meccaniche alla rete di fibrina che le circonda“, aggiunge Purohit. “Il risultato è un coagulo più forte e compatto, anche senza l’azione delle piastrine“.
Validazione del modello
Ricerche precedenti hanno suggerito un’altra possibile spiegazione: il fenomeno del bridging, in cui l’attrazione tra piccole molecole sulla superficie dei globuli rossi ne determina l’adesione.
“Il nostro modello suggeriva che l’effetto ponte fosse reale“, afferma Purohit, “ma molto più piccolo dell’effetto dell’esaurimento osmotico”.
Per testare il modello, la prima autrice Alina Peshkova, ora ricercatrice post-dottorato in farmacologia presso il PSOM, ha eseguito una serie di esperimenti su coaguli di sangue modificati.
In assenza delle molecole che causano l’effetto ponte, i coaguli si contraevano comunque, ma la contrazione era minima in un ambiente progettato per prevenire l’esaurimento osmotico.
“Abbiamo confermato sperimentalmente quanto previsto dal modello”, afferma Peshkova. “È un esempio di come teoria e pratica si uniscano per sostenersi a vicenda”.
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Punti chiave
- I globuli rossi sospesi nel plasma depleto di piastrine subiscono un’aggregazione all’interno di un coagulo indotto dalla trombina e causano una contrazione del coagulo indipendente dalle piastrine.
- La contrazione del coagulo indotta dai globuli rossi può rafforzare la contrazione del coagulo di sangue, soprattutto in caso di trombocitopenia e/o di contrattilità piastrinica compromessa.
Astratto
Combattere le malattie della coagulazione e gli ictus
Una migliore comprensione del ruolo svolto dai globuli rossi nella formazione e nella maturazione dei coaguli potrebbe portare a nuovi trattamenti per patologie come la trombocitopenia, in cui una bassa conta piastrinica può causare emorragie incontrollate.
I risultati potrebbero anche far luce sul modo in cui i coaguli si rompono in frammenti che viaggiano nel flusso sanguigno e causano blocchi, noti come embolie, che possono scatenare ictus.
“In definitiva, il nostro modello sarà utile per comprendere, prevenire e curare le malattie legate alla coagulazione nel flusso sanguigno“, afferma Purohit.
Altri coautori includono Ekaterina K. Rednikova, Rafael R. Khismatullin e Vladimir R. Muzykantov di PSOM e Oleg V. Kim di PSOM e Virginia Tech.
Fonte: Blood Advances