H&O Come si definisce l’eritrocitosi?
JP L’eritrocitosi è la presenza di troppi globuli rossi. Diversi parametri sono utilizzati per diagnosticare l’eritrocitosi in un campione di sangue: il numero di globuli rossi, l’ematocrito e la concentrazione di emoglobina. Poiché la produzione di globuli rossi è determinata dalla quantità di ossigeno consegnato ai tessuti, ha senso usare prima il parametro fisiologicamente più rilevante, cioè la concentrazione di emoglobina. La concentrazione di emoglobina nella maggior parte delle località statunitensi varia da 12 a 16 g/dl nelle donne sane di origine europea e da 14 a 18 g/dl negli uomini sani di origine europea. La gamma è leggermente inferiore negli afroamericani sani, in parte a causa di un’alta prevalenza del tratto a-talassemia in questa popolazione, che si avvicina al 30%.
H&O Come viene definita la policitemia?
JP La policitemia è un termine generico che indica la presenza di troppe cellule del sangue. Gli eritrociti sono molto più numerosi dei leucociti e delle piastrine, quindi il termine è in realtà sinonimo di eritrocitosi. Non è mai stato raggiunto un consenso sull’uso, e in ogni caso, il termine eritrocitosi o policitemia è usato come descritto originariamente, cioè policitemia vera, eritrocitosi post-trapianto renale, policitemia di Chuvash, ecc.
La policitemia può essere classificata come primaria, in cui i progenitori eritroidi sono intrinsecamente iperproliferativi, o come in vitro, in cui i progenitori possono crescere senza eritropoietina, o con una concentrazione di eritropoietina inferiore al normale.
Le policitemie primarie includono la policitemia vera, che è una condizione cronica simile alla leucemia, e la policitemia primaria familiare e congenita, che è dovuta a una mutazione germinale del recettore dell’eritropoietina gain-of-function. La policitemia vera è acquisita, mentre la policitemia primaria familiare e congenita è ereditata in modo dominante.
Al contrario, l’eritrocitosi secondaria o policitemia è causata da fattori stimolanti l’eritropoiesi circolanti, tipicamente l’eritropoietina. L’eritrocitosi secondaria può essere causata da fumo, malattie cardiache o polmonari, altitudini elevate o testosterone supplementare. In alternativa, può essere ereditata, causata da mutazioni nei geni della via di rilevamento dell’ipossia o da varianti di emoglobina con un’alta affinità dell’emoglobina per l’ossigeno. Nella policitemia spuria, la massa di globuli rossi nel corpo è normale ma il livello plasmatico è diminuito. L’alta concentrazione di emoglobina e l’ematocrito che l’accompagna creano la falsa impressione che siano presenti troppi globuli rossi. Questa situazione si verifica tipicamente quando una persona diventa disidratata e il volume del plasma diminuisce. Una forma di policitemia spuria è la sindrome di Gaisböck, che si verifica principalmente negli uomini obesi. Le teorie abbondano riguardo alle cause della sindrome di Gaisböck, ma non sono state definitivamente stabilite.
H&O Come fanno gli ematologi a determinare la presenza di eritrocitosi in un particolare paziente?
JP Le misure che usiamo tipicamente per determinare la presenza di policitemia sono limitate dal fatto che prendiamo solo un piccolo campione di sangue. Da questo singolo campione, possiamo misurare quanto segue: (1) le proporzioni relative di cellule del sangue (principalmente globuli rossi) e di plasma – cioè l’ematocrito; (2) la concentrazione di emoglobina nel sangue; e (3) la conta dei globuli rossi. Tuttavia, da queste misurazioni non apprendiamo quanta massa di globuli rossi c’è nel corpo in generale. Una tecnica per misurare il numero di globuli rossi nel corpo che veniva usata abitualmente all’inizio della mia carriera consisteva nel prendere un campione di sangue e aggiungere un marcatore radioattivo ai globuli rossi e un marcatore separato al plasma (albumina etichettata), etichettando così entrambi questi componenti del sangue. Dopo la manipolazione in vitro, il campione di sangue veniva iniettato nuovamente nel corpo del paziente. Dal grado di diluizione dei 2 marcatori, abbiamo potuto calcolare la massa dei globuli rossi e il volume del plasma per chilogrammo di peso corporeo, il che ci ha permesso di differenziare la vera policitemia dalla policitemia spuria. La procedura ci ha anche permesso di smascherare la policitemia nascosta, in cui una massa di globuli rossi aumentata è presente ma è diluita nel sangue da un concomitante aumento del plasma. La tecnica ha prodotto informazioni più accurate rispetto ai test attualmente disponibili, ma purtroppo non è più ampiamente disponibile negli Stati Uniti.
Quando vedo un paziente con emoglobina elevata, il mio passo successivo è quello di prendere una storia medica e familiare. Differenziare tra policitemia acquisita e congenita e tra policitemia sporadica e familiare richiede una valutazione che richiede tempo. Complicare le cose è che la policitemia vera è sempre acquisita, derivante da una mutazione somatica, ma esistono gruppi ben documentati di casi di policitemia vera nelle famiglie. In alcuni casi, un paziente con policitemia vera può avere alcuni parenti con la stessa condizione e altri parenti con disturbi mieloproliferativi correlati ma diversi, come la trombocitemia essenziale o mielofibrosi primaria, ma le condizioni sono tutte acquisite piuttosto che congenite. Questa scoperta suggerisce l’esistenza di una predisposizione genetica familiare non ancora definita alle mutazioni somatiche che portano allo sviluppo di questi disturbi.
H&O Quali sono i sintomi dell’eritrocitosi?
JP I sintomi sono estremamente variabili, a seconda della causa. L’eritrocitosi può non causare alcun sintomo, oppure può essere altamente sintomatica e dannosa per la salute. I sintomi della policitemia vera possono essere presenti o meno. Quando si verificano sono abbastanza specifici, e includono prurito acquagenico, eritromelalgia, sintomi di trombosi arteriosa o venosa, e gotta. Inoltre, il rischio di trasformazione in mielofibrosi nei pazienti che hanno la policitemia vera è di circa il 15%; in questi casi, si presentano con affaticamento, dolore alle ossa, sudorazione e sintomi di splenomegalia, come sazietà precoce e/o dolore splenico. Il rischio di trasformazione in leucemia acuta è inferiore, dal 3% al 5%, nel qual caso i sintomi sono gli stessi di qualsiasi leucemia acuta.
Una serie diversa di sintomi si osserva nei pazienti che hanno un numero aumentato di globuli rossi a causa di un sottostante feocromocitoma, un emangioblastoma cerebellare o oftalmico, o un cancro renale; questi pazienti hanno sintomi specifici del tumore che non sono gli stessi dell’eritrocitosi. La resezione del tumore può risolvere la condizione.
I sintomi di altre policitemie/eritrocitosi sono aspecifici, con la maggior parte dei pazienti che hanno un numero aumentato di globuli rossi che non hanno sintomi. Rari pazienti possono avere sintomi come affaticamento e mal di testa derivanti dall’iperviscosità; questi sintomi dovrebbero risolversi con la flebotomia.
I coaguli di sangue sono la complicazione principale nei pazienti con policitemia vera, e i coaguli di sangue sono ancora più comuni in quelli con policitemia Chuvash. Il dogma comune vuole che un ematocrito alto sia la causa dell’ispessimento del sangue e dei coaguli, ma sono scettico sul fatto che questa sia la causa principale. Non esistono prove che un ematocrito alto sia dannoso e causa diretta di trombosi; inoltre, molte condizioni che portano a un ematocrito molto alto non sono associate a trombosi. Queste includono il complesso di Eisenmenger, l’eritrocitosi indotta dal testosterone e l’eritrocitosi derivante da un’alta affinità dell’emoglobina per l’ossigeno. Prove crescenti indicano ora che altri fattori nella policitemia vera e nella policitemia di Chuvash contribuiscono ai coaguli di sangue. Il miglior parametro singolo delle cellule del sangue che correla con la trombosi nella policitemia vera è la conta dei leucociti.
H&O Come fanno gli ematologi a determinare la causa dell’eritrocitosi in un particolare paziente?
JP Il primo passo è quello di determinare da quanto tempo il paziente ha la condizione. L’aumento dei globuli rossi risale all’infanzia? Se è così, la condizione è probabilmente congenita. Naturalmente, spesso è impossibile determinare da quanto tempo è presente l’innalzamento, perché può essere che il livello di emoglobina del paziente venga testato per la prima volta in età adulta.
Il passo successivo è affrontare la storia familiare. Se l’eritrocitosi colpisce solo uno dei genitori del paziente e circa la metà dei fratelli del paziente, la condizione è probabilmente ereditata in modo dominante. Se nessuno dei due genitori è affetto ma il paziente ha più fratelli e circa la metà dei fratelli sono affetti, la condizione è probabilmente autosomica recessiva. Queste informazioni aiutano a restringere la diagnosi.
Nei casi di eritrocitosi acquisita, guardo prima attentamente la funzione polmonare. È presente una malattia polmonare? Il paziente è un fumatore? Misuriamo i gas del sangue arterioso e quanto ossigeno è legato all’emoglobina. Misuriamo anche la carbossiemoglobina perché è possibile, anche per i non fumatori, avere livelli elevati di monossido di carbonio se hanno un garage contaminato dai fumi di scarico dell’auto o usano attrezzature contaminate dal monossido di carbonio. Un’altra forma di emoglobina è la metaemoglobina, in cui il ferro è allo stato ferrico piuttosto che nel normale stato ferroso; la metaemoglobina non fornisce ossigeno ai tessuti. La metemoglobinemia può essere congenita o acquisita. Sia la carbossiemoglobina che la metaemoglobina legano l’ossigeno così strettamente che sono inutili come portatori di ossigeno. Tutte queste condizioni sono confermate o escluse dal test dei gas sanguigni arteriosi. Tuttavia, la policitemia vera può svilupparsi anche in un fumatore con ipossia polmonare e carbossiemoglobinemia. Quando il medico è in dubbio, la presenza di una mutazione JAK2 conferma la diagnosi di policitemia vera coesistente.
Se sono in grado di escludere l’ipossia arteriosa, il monossido di carbonio elevato e la metemoglobinemia, misuro il livello di eritropoietina. Questo è generalmente basso nella policitemia vera e ancora più basso nella policitemia primaria familiare e congenita. Se il livello di eritropoietina è alto, o è inappropriatamente normale quando la concentrazione di emoglobina è alta, il paziente può avere un tumore che produce eritropoietina, o un’anomalia in cui l’apporto di sangue al tessuto renale è inadeguato e il tessuto inizia a produrre eritropoietina.
Se il soggetto ha una condizione ereditaria, è possibile che il paziente sia nato con un’emoglobina anormale che lega troppo strettamente l’ossigeno, o ancora più raramente con bassi livelli di 2,3-difosfoglicerato (DPG) nei globuli rossi derivanti da un disturbo congenito della sintesi di 2,3-DPG. Poiché l’emoglobina rilascia meno ossigeno nei tessuti, il corpo compensa la carenza di ossigeno aumentando l’eritropoiesi fino a quando non viene fornito sufficiente ossigeno ai tessuti. La flebotomia è controproducente in questi pazienti, causa inevitabilmente una carenza di ferro ed eleva ulteriormente il livello di eritropoietina. Il test per identificare le forme congenite di eritrocitosi è la misurazione della curva di dissociazione emoglobina-ossigeno. Se questa curva è spostata a sinistra (bassa P50), il paziente ha un mutante di emoglobina ad alta ossigenazione; se è spostata a destra (alta P50), il paziente ha un mutante di emoglobina a bassa ossigenazione e la concentrazione di emoglobina può essere diminuita. Se lo strumento per misurare la curva di dissociazione emoglobina-ossigeno non è disponibile, si può stimare l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno misurando la pressione parziale di ossigeno, la saturazione di ossigeno dell’emoglobina e il pH dai gas sanguigni venosi, non dai gas sanguigni arteriosi.
Altre cause di eritrocitosi congenita con livelli di eritropoietina aumentati o inappropriatamente normali sono disordini ereditari di rilevamento dell’ipossia, in cui una mutazione nel percorso ipossia-inducibile che regola la produzione di eritropoietina fa sì che il corpo aumenti la produzione di globuli rossi. I fattori inducibili dall’ipossia (HIF; le 2 isoforme meglio conosciute sono HIF-1 e HIF-2) sono fattori di trascrizione principali che regolano molteplici geni, tra cui il gene dell’eritropoietina. I pazienti con HIF aumentati producono troppa eritropoietina, che porta alla produzione di troppi globuli rossi. L’aumento di HIFs può essere causato da mutazioni derivanti dalla perdita di funzione dei regolatori negativi di HIF. Il risultato è la policitemia di Chuvash, causata da un’alterazione del gene von Hippel-Lindau (VHL) o da una mutazione della prolilidrossilasi. Altre mutazioni provengono da un guadagno di funzione di HIF-2a, il principale regolatore della produzione di eritropoietina.
H&O Ora che abbiamo la possibilità di misurare i livelli di eritropoietina e testare le mutazioni JAK2, i medici hanno ancora bisogno di misurare il volume dei globuli rossi e del plasma?
JP Sono d’accordo che la disponibilità del test delle mutazioni di JAK2 consente una diagnosi specifica di policitemia vera nella maggior parte dei pazienti in modo rapido e preciso. Tuttavia, come discusso in precedenza, casi occasionali di policitemia spuria o di policitemia nascosta non possono essere diagnosticati con un emocromo di routine. La misurazione del volume dei globuli rossi e del plasma non è disponibile nella maggior parte dei centri medici negli Stati Uniti a causa di quella che considero una preoccupazione esagerata per la radioattività. Il test richiede l’uso di cromo radioattivo, ma la quantità di radiazioni è molto piccola, paragonabile alla radioattività naturale a cui una persona è esposta durante un lungo volo in aereo.
Fortunatamente, è più veloce e più facile testare le mutazioni JAK2 quando i pazienti hanno livelli elevati di globuli rossi. Praticamente tutti i pazienti con policitemia vera – circa il 99% – hanno questa mutazione somatica, che aumenta la produzione di globuli rossi e talvolta anche di piastrine e neutrofili.
H&O Si conoscono altre cause di policitemia secondaria oltre all’alta quota, al fumo, alle malattie cardiache, ai polmoni e al testosterone?
JP Una volta pensavamo che l’apnea del sonno fosse una causa, il che ha senso perché qualcuno che smette di respirare di notte produrrebbe più eritropoietina, almeno in teoria. Le prove non supportano questa associazione, tuttavia. Alcuni pazienti sviluppano policitemia dopo il trapianto di rene, che è noto come eritrocitosi post-trapianto. I pazienti possono sviluppare livelli aumentati di cobalto e manganese, o tumori che secernono eritropoietina. Alcuni pazienti si dopano surrettiziamente con l’eritropoietina.
H&O Tratta i sintomi della grave carenza di ferro nei pazienti flebotomizzati con policitemia?
JP Sì, assolutamente sì. Abbiamo molte prove che indicano che ignorare la carenza di ferro è una cattiva medicina. L’emoglobina richiede ferro, così come i muscoli, il cervello e tutti gli altri tessuti. Inoltre, il ferro è essenziale per la degradazione di HIF (il ferro è un cofattore dei principali regolatori negativi di HIF, cioè le prolil idrossilasi), e quindi la carenza di ferro aumenta ulteriormente la produzione di eritropoietina e l’eritropoiesi. Se qualcuno che ha ipertensione polmonare e troppi globuli rossi in un ambiente di alta quota (mal di montagna cronico) viene trattato con flebotomia, abbiamo creato una carenza di ferro e peggiorato l’ipertensione polmonare. Credo che usare sempre la flebotomia per trattare tutte le forme di policitemia sia fuorviante e possa anche essere dannoso. Può migliorare i risultati dei test di laboratorio, come il livello di emoglobina, il che fa sentire meglio noi medici, ma è negativo per i pazienti. Se la carenza di ferro sintomatica si sviluppa in un paziente dopo la flebotomia, possiamo affrontarla con un breve corso di integrazione orale di ferro, e il paziente di solito sperimenterà una diminuzione immediata della fatica e un miglioramento della qualità della vita. Generalmente preferisco normalizzare la conta delle cellule del sangue nella policitemia vera con l’idrossiurea o un altro trattamento. Le altre 2 opzioni attualmente disponibili sono l’interferone pegilato e l’inibitore JAK2 ruxolitinib (Jakafi, Incyte). Non esiste una terapia comprovata per i disturbi congeniti di rilevamento dell’ipossia o di alta affinità dell’emoglobina per l’ossigeno.
H&O Potrebbe spiegare i meccanismi della policitemia Chuvash e cosa ci ha insegnato sull’eritropoiesi?
JP Questa sindrome è stata descritta per la prima volta tra le persone di origine asiatica che vivono in una zona europea della Russia, la Repubblica Socialista Sovietica Autonoma Chuvash; tuttavia, è presente in tutto il mondo, con un’altra area di endemicità nell’isola italiana di Ischia. La policitemia Chuvash è causata da una mutazione germinale nel gene VHL che viene ereditata in modo autosomico-recessivo da entrambi i genitori. Questo disordine del rilevamento dell’ipossia, il primo ad essere descritto, risulta da una mutazione di perdita di funzione in un regolatore negativo degli HIF, il gene VHL. Gli HIF hanno 2 subunità; HIF-1a o HIF-2a si combina con HIF-b per formare un dimero HIF-1 o HIF-2. Solo i dimeri HIF intatti hanno una funzione. In presenza di ossigeno, le subunità di HIF-a subiscono l’idrossilazione della prolina da parte della prolilidrossilasi; per funzionare, questo enzima richiede la presenza di ferro ed è inibito da cobalto e manganese. L’idrossilazione della prolina nelle subunità di HIF-a cambia la configurazione di queste proteine, che poi si legano alla proteina von Hippel-Lindau, con conseguente ubiquitinazione e rapida degradazione proteasomica. Così, le persone con policitemia Chuvash hanno un difetto congenito che porta ad alti livelli di HIF e quindi la produzione di quantità eccessive di eritropoietina.
Intrigante, altre mutazioni VHL causano una sindrome di predisposizione al tumore, mentre la mutazione VHL Chuvash causa policitemia congenita, ma non tumori. Questa mutazione non solo provoca un livello molto alto di HIF e un aumento dell’eritropoietina (eritrocitosi secondaria), ma causa anche un’ipersensibilità dei progenitori eritroidi all’eritropoietina, una caratteristica della policitemia primaria. La morbilità e la mortalità della policitemia di Chuvash derivano principalmente da un aumento del verificarsi di trombosi che non è alleviato ed è anche aumentato dalla flebotomia; tuttavia, la causa non è l’alto ematocrito ma troppo HIF, che disregola i geni nel percorso trombotico (proteina S, fattore tissutale, trombospondina 1, e probabilmente altri).
Almeno altri 2 disturbi oltre alla policitemia di Chuvash sono disordini congeniti del rilevamento dell’ipossia, causati da una mutazione di HIF-2a (codificata dal gene EPAS1). Gli stessi difetti molecolari e fisiopatologici associati alla mutazione ereditata EGLN1 (che codifica la prolilidrossilasi 2) possono essere acquisiti anche dall’avvelenamento da cobalto e manganese, così come dalla carenza di ferro. Queste condizioni bloccano l’attività della prolilidrossilasi e aumentano gli HIF.
Disclosure
Il dottor Prchal non ha conflitti da dichiarare.
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