Il funicolo ombelicale, comunemente conosciuto come cordone ombelicale, rappresenta una struttura anatomica di cruciale importanza durante lo sviluppo prenatale, agendo come il collegamento vitale che unisce l'embrione e successivamente il feto alla placenta materna. Questo "ponte" biologico è l'unico collegamento tra l'embrione e la madre, garantendo gli scambi essenziali per la crescita e la sopravvivenza del nascituro. La sua evoluzione dal peduncolo d'attacco porta alla formazione di questa struttura dinamica, essenziale per il supporto e la protezione del feto in via di sviluppo, con una composizione istologica unica.
Il Funicolo Ombelicale: Struttura Generale e Funzione Essenziale
Il cordone ombelicale è un organo che mette in comunicazione il feto con la placenta. Origina dal sacco vitellino e dall’allantoide, estendendosi dall’ombelico del feto fino alla faccia fetale della placenta. A sviluppo definitivo, le sue dimensioni raggiungono mediamente i 50 cm di lunghezza, con un valore considerato normale compreso tra 35 e 70 cm. Il suo diametro medio a termine è di circa 1,2-1,7 cm. Si presume che la forza di trazione prodotta dal feto nel primo trimestre sia lo stimolo principale per la sua crescita, la quale smette entro la fine del secondo trimestre. Un cordone ombelicale è lungo circa 50 cm. Un cordone corto, inferiore a 30 cm, o eccessivamente lungo, superiore a 75 cm, può essere associato con la morte intrauterina del feto, come verrà approfondito in seguito.
La superficie esterna del funicolo è liscia e lucente, costituita dall’amnios che ricopre il cordone per tutta la sua lunghezza. Questa struttura è notevolmente flessibile e molto resistente, caratteristiche fondamentali per sopportare i movimenti fetali e le tensioni che possono verificarsi durante la gravidanza e il parto. Il funicolo presenta una quindicina di volute attorno al suo asse lungo, un aspetto a spirale legato proprio alla rotazione sul proprio asse in seguito ai movimenti fetali. Questa spiralizzazione è importante sia per favorirne la resistenza che la progressione del sangue attraverso i vasi. Il numero di spire complete per centimetro viene definito Indice di Spiralizzazione (UCI - Umbilical Coiling Index). Il suo valore, ricavato dalla misurazione delle spire per centimetro dopo il parto, è pari a 0,2, in contrasto con il valore determinato ecograficamente nel corso della gravidanza (aUCI) che è pari a 0,4. La differenza tra i valori rilevati potrebbe essere spiegata da un errore ecografico nel campionamento di diversi segmenti del cordone ombelicale in epoca prenatale o dalla possibilità di un UCI in evoluzione dinamica con l'avanzare dell'età gestazionale.
L'impianto del cordone ombelicale non è mai in posizione perfettamente centrale rispetto alla placenta. Generalmente si inserisce al centro della placenta, ma talora è eccentrico, oppure si inserisce sul margine, configurando una situazione detta a racchetta. Un inconveniente che il cordone ombelicale può dare è l'inserzione velamentosa, nel cui caso il cordone resta legato alla placenta solo con i vasi, che decorrono nelle membrane amnio-coriali senza la protezione della gelatina di Wharton, rendendoli suscettibili a compressione, trombosi o rottura con emorragia. Questa situazione può essere critica, soprattutto in presenza di vasa previa, dove i vasi velamentosi si trovano al di sopra dell’orifizio uterino interno, esponendosi al rischio di rottura al momento del parto.
La Gelatina di Wharton: Il Tessuto Connettivo Mucoso Protettivo
All'interno della sua struttura, il funicolo ombelicale è costituito da una sostanza gelatinosa densa e viscosa, nota come gelatina di Wharton. Questa gelatina è composta da tessuto connettivo mucoso maturo, che costituisce l'impalcatura del cordone ombelicale. Il tessuto connettivo mucoso maturo, come il mesenchima embrionale, consta di cellule stellate e d'abbondante sostanza intercellulare amorfa, fluida, con poche fibre collagene ed elastiche intrecciate. Nel funicolo ombelicale, la gelatina di Wharton ha una consistenza rilevante per la grande viscosità della sostanza fondamentale amorfa, presentandosi in forma di gel denso, senza interstizi né fessure.
Questo tipo di tessuto connettivo lasso è caratterizzato da un’abbondante sostanza fondamentale molle e gelatinosa per la presenza di grandi quantità di proteoglicani acidi, che conferiscono al tessuto un’intensa basofilia metacromatica. Le fibre collagene sono scarse e molto sottili, mentre quelle elastiche sono assenti. Gli unici tipi cellulari presenti sono fibroblasti e scarsi macrofagi. Questa particolare struttura, in cui le fibre sono immerse in abbondante sostanza molle e gelatinosa, permette flessibilità ed elasticità al cordone. Ciò consente la compressione e deformazione dell'organo senza compromettere l'afflusso sanguigno al feto e garantisce il rapido ritorno alla forma originaria. Sia la spiralizzazione che la gelatina di Wharton rendono il cordone una struttura turgida, resistente ai movimenti di torsione, trazione e compressione.
La gelatina di Wharton è irregolarmente distribuita, potendo infatti creare delle concrezioni dette nodi falsi, poiché possono dare l'impressione di un nodo. Questi nodi falsi sono in realtà delle varici dei vasi sanguigni o addensamenti della gelatina di Wharton stessa, che di solito hanno scarsa importanza clinica e non rappresentano alcun pericolo per il feto. La gelatina di Wharton svolge anche un ruolo cruciale nella chiusura fisiologica del cordone ombelicale dopo la nascita. In risposta a una riduzione della temperatura ambientale, essa subisce un rigonfiamento e un collasso che, unitamente alla vasocostrizione dei vasi sanguigni dovuta alla contrazione della muscolatura liscia, porta all'occlusione naturale del cordone e all'arresto del flusso sanguigno.
Quando la quantità di gelatina diminuisce, come succede in caso di funicolo sottile o ipoplasico (diametro funicolo inferiore a 4 mm), si può verificare un ritardo di crescita intrauterina (IUGR) e una placenta ipotrofica, sottolineando l'importanza di questa componente protettiva.
I Vasi Ombelicali: Autostrade di Vita per il Feto
All'interno della gelatina di Wharton sono immersi i tre vasi ombelicali principali: una vena ombelicale e due arterie ombelicali. Questi vasi sono essenziali per il trasporto di sangue, ossigeno e nutrienti tra la madre e il feto. La vena ombelicale fornisce al feto sangue ossigenato e ricco di sostanze nutritive proveniente dalla placenta. Al contrario, il cuore fetale pompa il sangue povero di ossigeno e impoverito di nutrienti attraverso le arterie ombelicali fino alla placenta per l'eliminazione dei cataboliti fetali. Dunque, nelle arterie circola sangue venoso che torna alla madre per l'eliminazione, mentre nella vena circola sangue arterioso ricco di nutrimento.
All’inizio dello sviluppo embrionale, le vene ombelicali sono due, come le arterie, ma poi si fondono in una sola vena. Dopo essere penetrata nell’ombelico fetale, la vena ombelicale abbandona le arterie e si dirige in alto e leggermente a destra del feto lungo il margine libero del legamento falciforme (che superiormente segna il limite fra lobo destro e sinistro del fegato), raggiungendo la faccia inferiore del fegato fetale e collocandosi nel tratto anteriore del solco sagittale. Il dotto venoso di Aranzio è uno dei due rami terminali della vena ombelicale. A termine, è lungo 2-3 cm, presenta un diametro di 4-5 mm e sbocca nella vena epatica sinistra, a sua volta tributaria della vena cava inferiore. Il dotto rappresenta così la continuazione della vena ombelicale in direzione centrale e nello stesso tempo è un bypass utilizzato dal feto nei casi di centralizzazione del circolo per ipossia.
Le formazioni vascolari del cordone, la vena ombelicale e le due arterie ombelicali, sono avvolte nella gelatina di Wharton, la quale è costituita da mucopolisaccaridi e dotata di una funzione esclusivamente protettiva.
Anomalie del Funicolo Ombelicale: Dalla Variazione Fisiologica alla Condizione di Rischio
Il cordone ombelicale, pur essendo una struttura robusta e ben protetta, può presentare diverse anomalie che meritano attenzione e, in alcuni casi, un monitoraggio clinico approfondito. Queste anomalie possono riguardare la lunghezza, l'inserzione, il numero e il tipo di vasi, la spiralizzazione, la formazione di nodi o la presenza di cisti e residui.
Anomalie di Lunghezza del Cordone
La lunghezza del cordone ombelicale è un parametro importante. Un cordone corto, definito come inferiore a 30 cm, o un cordone eccessivamente lungo, superiore a 75 cm, possono associarsi a esiti avversi. La brevità di cordone può essere assoluta o relativa, quest'ultima in conseguenza di giri attorno al corpo fetale o annodamenti dello stesso cordone. I cordoni ombelicali corti possono essere sottoposti a notevole tensione e rottura, associandosi a ritardo di crescita fetale, malformazioni congenite, sofferenza fetale durante il parto e un rischio di morte endouterina fetale due volte maggiore. Un cordone eccessivamente lungo, d'altra parte, si associa ad aggrovigliamento o prolasso del cordone, anomalie fetali, acidosi e morte del feto. La valutazione del diametro del cordone, che a termine è di circa 1,2-1,7 cm, può essere predittiva di esiti avversi fetali, ma l’utilità dell’utilizzo di tale metodica non è ancora stata chiarita. Un cordone sottile, con una circonferenza inferiore a 1 cm, può essere causato da una carenza di gelatina di Wharton, da un numero inappropriato di vasi o da una sproporzione tra le dimensioni dei vasi ombelicali e può associarsi a restrizione della crescita fetale, mentre un aumento del diametro del cordone può associarsi a macrosomia fetale.
Anomalie di Inserzione
L'inserzione del cordone sulla placenta è solitamente centrale o eccentrica. Un'inserzione marginale del cordone ombelicale durante lo screening del primo trimestre è riportata in letteratura. Tuttavia, un'anomalia significativa è l'inserzione velamentosa, in cui i vasi non si inseriscono nel disco placentare ma decorrono nelle membrane amnio-coriali. In questa situazione, i vasi funicolari attraversano una zona non protetti dalla gelatina di Wharton e sono suscettibili alla possibilità di compressione, trombosi o rottura con emorragia. Questa condizione è particolarmente critica quando si manifesta come vasa previa, una situazione in cui i vasi velamentosi si trovano al di sopra dell’orifizio uterino interno, esposti al rischio di rottura al momento del parto. I fattori di rischio per l'inserzione velamentosa e vasa previa includono gravidanze multiple, fecondazione in vitro (con un'incidenza di 1 su 300) e placenta ad impianto basso nel secondo trimestre di gravidanza. L'inserzione velamentosa può essere associata a malformazioni fetali, ad arteria ombelicale unica e a gravidanza gemellare monocoriale.
Anomalie Vascolari
La presenza di una sola arteria ombelicale (Single Umbilical Artery - SUA) è l'anomalia vascolare più frequente, riscontrata nell’1% di tutti i cordoni ombelicali e nell’8% nei feti con anomalie cromosomiche, specialmente a carico dei cromosomi 11 e 13 (sindrome di Patau). Alla scansione ecografica trasversale del cordone ombelicale si evidenziano nettamente la vena e soltanto una arteria. L’utilizzo del color-doppler facilita l’esame per valutare il numero delle arterie, esaminando la porzione intra-addominale dell’arteria ombelicale lungo il lato della vescica fetale. In caso di arteria ombelicale unica è alto il sospetto di malformazioni congenite fetali associate, e il neonato dovrà essere attentamente studiato e monitorato. La presenza di una sola arteria è spesso associata a malformazioni, con l'aplasia dell'arteria sinistra (mancante nel 70% dei casi) associata, in ordine di frequenza, ad anomalie genitourinarie, cardiovascolari, gastrointestinali, del sistema nervoso centrale e muscoloscheletriche.
Altre anomalie vascolari includono la presenza di 1 vena e 3 arterie, dove la terza arteria è dovuta alla persistenza delle piccole arterie vitelline, che raramente raggiungono il diametro di 0,5 mm e solo in alcuni casi sono doppie per tutto il decorso, presentando spesso una torsione simile a quella dell’arteria ombelicale principale. Anche la presenza di 1 vena, 2 arterie e 1 dotto, dove il dotto sarebbe un residuo allantoideo o onfalomesenterico, è un'anomalia riscontrabile.Per quanto riguarda le varici della vena ombelicale, bisogna tener presente che il diametro della vena varia da 3 mm alla 15a settimana a 8 mm al termine. Si pone diagnosi di varice quando il diametro è superiore a 9 mm o se la porzione extraepatica della vena ombelicale è più grande di almeno il 50% rispetto alla porzione intraepatica. Allo stato attuale, tale condizione appare isolata nell’80% dei casi e nella maggioranza dei casi gli esiti sono favorevoli.
Anomalie Strutturali e di Spiralizzazione
I nodi del cordone ombelicale possono essere classificati in due tipi: i nodi veri e i nodi falsi.I nodi veri sono determinati dal passaggio del feto entro un'ansa del cordone stesso, generalmente a causa di una eccessiva lunghezza del cordone (normalmente il cordone ombelicale ha una lunghezza a termine di circa 50 cm). Hanno una prevalenza di circa l'1% delle nascite e un fattore predisponente è il polidramnios. Normalmente la quantità di gelatina di Wharton e la pressione idrostatica dei vasi ombelicali impediscono che il nodo si serri completamente, ma quando la gelatina di Wharton diminuisce o si ha una riduzione della pressione artero-venosa del circolo fetale, questi tipi di nodi possono restringersi, determinando lo strozzamento dei vasi ombelicali e la conseguente asfissia del feto. Raramente fatali perché la gelatina di Wharton di solito impedisce la totale occlusione dei vasi. Il vero nodo del cordone ombelicale spesso non viene scoperto nel periodo prenatale perché non è associato a un segno clinico o ecografico intrauterino caratteristico. È stata descritta la possibilità di fare diagnosi col cosiddetto “segno del cappio sospeso”: una sezione trasversale del cordone ombelicale circondata da una immagine ad anello di cordone ombelicale. Vari autori comunque riportano che i rari casi di diagnosi prenatale ecografica di nodo vero segnalati in letteratura non hanno nessun valore predittivo.I nodi falsi, invece, sono determinati da anse formate dai vasi ombelicali all'interno del cordone stesso. Queste anse dei vasi ombelicali sono tenute "fisse" in tale posizione viziata da addensamenti di gelatina di Wharton attorno ad esse. In pratica, la gelatina di Wharton, che normalmente protegge i vasi ombelicali, in questo caso, addensandosi attorno ad essi, ne provoca la fissità del loro decorso anomalo. Al color doppler è possibile osservare i normali flussi attraverso i vasi ombelicali compresi nel nodo. I nodi falsi in genere non rappresentano alcun pericolo per il feto. Il riscontro di nodi del cordone è il più delle volte un reperto inatteso al momento del parto e l’incidenza è intorno all’1%. I fattori associati sono la maggiore lunghezza del cordone e la multiparità. Il nodo falso (ridondanza locale dei vasi del cordone) non riveste alcun significato clinico.
La spiralizzazione del cordone, misurata dall'UCI, è un indicatore importante. Vari studi concordano che un UCI anomalo, sotto forma di ipo- o iperspiralizzazione, è associato a diversi esiti prenatali e neonatali avversi. L’ipospiralizzazione può essere associata ad una maggiore incidenza di morte fetale, decelerazioni della frequenza cardiaca fetale intrapartum, parto operatorio per sofferenza fetale, anomalie anatomo-cariotipiche e corio-amnionite. L'iperspiralizzazione del cordone può essere associata ad una maggiore incidenza di restrizione della crescita fetale, decelerazioni della frequenza cardiaca fetale intrapartum, trombosi vascolare e stenosi del cordone.
Giri di Cordone e Aggrovigliamento
I giri di cordone intorno al collo sono molto frequenti, con una incidenza di circa il 15-30% di tutte le gravidanze, e non rivestono alcun fattore di esito avverso; i giri multipli hanno un'incidenza del 2-3,8%. L'influenza sull'outcome feto-neonatale dei giri di cordone è praticamente nulla per i giri singoli, mentre quelli multipli possono peggiorarlo. Il rischio aumenta in presenza di oligoidramnios, di riduzione dei movimenti attivi fetali e di alterazione del tracciato cardiotocografico. La compressione dei vasi sanguigni fetali all’interno di un cordone prolassato può provocare durante il parto una ostruzione vascolare con conseguente anossia fetale.L'aggrovigliamento del cordone ombelicale è una condizione esclusivamente delle gravidanze gemellari monoamniotiche e si verifica perché entrambi i cordoni ombelicali si inseriscono uno vicino all'altro nella singola placenta.
Residui e Cisti
Nel cordone si possono rinvenire anche dei residui congeniti, come quelli del dotto vitellino e del dotto allantoideo, che sono reperti anatomo-patologici non diagnosticabili in ecografia prenatale.Le cisti del cordone ombelicale possono essere classificate come cisti vere e pseudocisti. Le cisti vere sono presenti nel 3,4% delle gravidanze del primo trimestre e il 20% di queste persistono nel secondo trimestre. Di solito si trovano vicino all'inserzione fetale del cordone e variano tra 4 e 6 mm di diametro. Sono associate ad un aumento del 20% di aneuploidie e anomalie strutturali. Le pseudocisti (cisti gelatinose di Wharton) sono più frequenti delle cisti vere, tendono a localizzarsi vicino all’inserzione del cordone ombelicale e contengono gelatina di Wharton liquefatta. All’ecografia appaiono come una massa cistica ipoecogena localizzata al versante fetale del cordone ombelicale senza flusso al color Doppler. Queste cisti possono essere associate a trisomie e ad altre anomalie congenite, tra cui esonfalo, difetti vertebrali, ano imperforato e fistola tracheoesofagea. Se isolate non hanno un significato avverso ma se associate ad altre anomalie congenite è indicato lo studio del cariotipo.
Altre anomalie meno comuni includono gli ematomi all’interno del cordone propriamente detto, di solito vicino all’ombelico, le tumefazioni neoplastiche come i mixomi (piuttosto rare), e la funicolite, che può essere primaria (associata con prolungati periodi di rottura delle membrane fetali) o secondaria (associata alla macerazione del feto). Tutte queste anomalie, sebbene alcune rare o di scarsa importanza clinica, contribuiscono a un quadro complesso che richiede un'attenta valutazione prenatale per garantire il benessere del feto.
Il Clampaggio del Cordone Ombelicale: Tempi e Implicazioni Neonatali
Dopo la nascita del bambino, il clampaggio e la recisione del cordone ombelicale nella pratica corrente ospedaliera sono pressoché immediati. Tuttavia, è importante comprendere che fisiologicamente il cordone smette di pulsare quando il neonato inizia a respirare da solo e il suo adattamento fuori dall’utero materno è completato. In assenza di interventi esterni, il cordone ombelicale si occlude fisiologicamente poco dopo la nascita, fenomeno spiegabile sia con un rigonfiamento e collasso della gelatina di Wharton in risposta ad una riduzione della temperatura, sia con la vasocostrizione dei vasi sanguigni dovuta alla contrazione della muscolatura liscia. Si crea una chiusura naturale che arresta il flusso sanguigno. In esposizione ad un'atmosfera di 18°C, questo bloccaggio fisiologico richiederà tre minuti o meno. Generalmente, un funicolo ombelicale in un neonato a tre minuti dalla nascita si presenta con una occlusione naturale.
Il cordone ombelicale continua a pulsare per un tempo variabile per ogni neonato dopo la nascita, poiché la placenta continua il suo lavoro di supporto fino a quando il neonato non è in grado di respirare e di ricevere l’ossigeno dai suoi polmoni e non più dalla vena ombelicale. Il bambino a cui viene reciso subito il cordone è privato della sua fonte di ossigeno ed è costretto a compiere il primo respiro troppo in fretta, facendo arrivare bruscamente nei polmoni aria che gli comporta un senso di bruciore intenso nelle vie respiratorie; il viso contratto del neonato seguito dal pianto (segno ritenuto normale) è in realtà un segnale di sofferenza intensa. Questo lo si comprende bene quando, viceversa, aspettando che il cordone ombelicale abbia smesso di pulsare, o meglio ancora aspettando l’uscita della placenta prima di reciderlo, si osserva il primo respiro che passa quasi inosservato sul viso disteso e sereno del neonato rispettato nei suoi tempi.
Il tempo raccomandato da alcune società scientifiche per il clampaggio del cordone ombelicale è ad un minuto dalla nascita. Tale tempistica è assolutamente compatibile con la raccolta per donazione. Il tempo di clampaggio artificiale del cordone non deve essere significativamente modificato in caso di donazione rispetto alla sola recisione del funicolo imposta dall'attuale prassi, mentre è assai diverso in caso di nascita completamente naturale, la quale consente anche di evitarlo del tutto.
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Il Sangue da Cordone Ombelicale: Una Risorsa Preziosa di Cellule Staminali
Il sangue contenuto nel cordone ombelicale è una risorsa preziosa, in quanto fonte di cellule staminali ematopoietiche. Queste cellule rappresentano un'alternativa a quelle prelevabili dal midollo osseo per curare importanti malattie del sangue, come ad esempio le leucemie. In molti paesi, il prelievo, la donazione e la successiva conservazione del sangue da cordone ombelicale sono diventate pratiche comuni, riconoscendone il potenziale terapeutico.
Le cellule staminali possono essere conservate per periodi di tempo molto lunghi, più di vent'anni, dentro appositi contenitori criogenici, dove la temperatura viene costantemente mantenuta al di sotto dei -150 °C tramite immersione in azoto liquido o in atmosfera di vapori di azoto. Questa metodica di crioconservazione permette di preservare la vitalità e l'efficacia delle cellule per un uso futuro.
Donazione e Conservazione in Italia
In Italia, la donazione può essere fatta gratuitamente nelle banche pubbliche, rendendo accessibile questa opportunità a un vasto pubblico. È doveroso ricordare che la donazione di sangue cordonale è riservata soltanto a neonati sani a termine con decorso del parto e post-partum regolare. Solo in casi particolari, previsti dall'allegato 1 del DL 18 novembre 2009, è prevista la possibilità di conservare il sangue del cordone ombelicale presso banche pubbliche per uso dedicato, ad esempio per familiari con patologie trattabili.
I timori espressi da molti esperti ed operatori, specialmente negli ambienti ostetrico-ginecologici, che la donazione del sangue del cordone ombelicale possa nuocere al neonato non sono privi di considerazione nel mondo scientifico. Tali dubbi si basano sull'ipotesi che il sangue che viene donato possa essere sottratto alle esigenze del feto e dall'osservazione che nella nascita naturale senza interventi esterni, sia per gli animali che per gli esseri umani, tutto il sangue contenuto nella placenta e nel cordone ombelicale ritorna effettivamente al circolo sanguigno del neonato, mentre con la donazione esso viene asportato. Nonostante queste considerazioni, il tempo raccomandato da alcune società scientifiche per il clampaggio del cordone ombelicale, ad un minuto dalla nascita, è assolutamente compatibile con la raccolta per donazione.
Procedura di Prelievo e Lavorazione
Il prelievo viene effettuato dal personale della clinica dove ha luogo il parto, a parto avvenuto, raccogliendo in una sacca sterile tutto il sangue contenuto all'interno del funicolo. La sacca viene quindi posta in un apposito contenitore termostatico e spedita al laboratorio della struttura pubblica che esegue la lavorazione del sangue, dove deve giungere entro 48 ore. La rapidità nel trasporto è cruciale per la qualità del campione.
Il sangue viene quindi analizzato e separato per ottenere le cellule staminali, che vengono successivamente addizionate con dimetilsolfossido (DMSO), una sostanza cryoprotectant, per proteggere le cellule durante il congelamento, e congelate con un opportuno profilo di temperatura per minimizzare il danno cellulare. Le cellule staminali vengono quindi trasferite in un contenitore criogenico di quarantena dove rimangono in attesa dell'esito degli esami (circa 3 settimane).
Applicazioni Terapeutiche e Considerazioni Immunologiche
Il trapianto di cellule staminali è un'opzione terapeutica per patologie come la leucemia. Nel contesto del trapianto, la reazione immunitaria nota come "graft Vs leukemia" è fondamentale per il successo della terapia, in quanto le cellule del donatore possono attaccare e distruggere le cellule leucemiche residue. Tale reazione sarebbe assente in caso di trapianto con le cellule del soggetto stesso (autologo), determinando l'insuccesso del trapianto per alcune tipologie di patologie. I nodi del cordone stesso e il cordone stesso contengono cellule staminali neuronali e quindi hanno ruolo fisiopatologico.
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