Appunti Istologia e anatomia microscopica

Istologia

Le cellule sono le unità fondamentali dei tessuti, che a loro volta formano degli organi. Un insieme di organi forma un apparato e infine un insieme di apparati formano un organismo. Un tessuto animale è un insieme di cellule simili per:

• Morfologia
• Funzione
• Derivazione embrionale
• Espressione di determinati marcatori

Nel corpo umano esistono circa 200 tipi cellulari distinti, che vengono raggruppati in 4 tessuti principali. I 4 tessuti non sempre rappresentano popolazioni omogenee per derivazione embrionale ma hanno proprietà abbastanza omogenee da rappresentare una utile classificazione. I 4 tessuti sono:

• Tessuto epiteliale
• Tessuto connettivo
• Tessuto muscolare
• Tessuto nervoso

Le cellule tra di loro si differenziano per dimensioni (alcune sono più grandi di altre) e forma (dovuta al citoscheletro, alle interazioni con l’ambiente esterno e alla/e funzione/i). I tessuti possono essere anche classificati in base alle diverse caratteristiche del ciclo vitale e delle loro cellule:

• Labili: sono sempre presenti cellule che si possono considerare staminali per la loro capacità di autorinnovamenti
• Stabili: le cellule, pur avendo mantenuto la capacità di dividersi, lo fanno solamente in situazioni eccezionali, come per esempio, a causa di eventi patologici
• Perenni: le cellule, una volta differenziatesi, perdono la capacità di dividersi.

Le cellule vengono differenziate in base all’ambiente esterno e le diverse interazioni ambiente-cellula sono:

• Effetti di posizione
• Induzione tessutale

I diversi tessuti sono il risultato del differenziamento embrionale ed in particolare, di quella fase che è definita isto-differenziamento. Alla base del differenziamento c’è la capacità delle cellule eucariotiche di modulare l'attività dei loro geni, mantenendone stabilmente attivi alcuni e repressi altri. Questa modulazione dipende dalla precisa successione temporale dell'attività di vari geni.

Fasi del differenziamento

Prima fase

Inizia con la distribuzione nelle varie zone del citoplasma dell'uovo fecondato o si nota di specifici RNA o proteine di origine materna che attivano un primo set di geni.

Ultima fase

Si ha una ripartizione differenziale delle proteine regolatrici nei diversi gruppi di cellule che daranno origine ai tipi cellulari dei vari tessuti.

Il differenziamento dei diversi tipi cellulari non è però sufficiente per la formazione di un tessuto, ma è necessario che tipi cellulari affini si organizzino fra loro a costituire un insieme complesso e funzionalmente coerente. Questo processo è chiamato isto-differenziamento.

Tessuto epiteliale

Il tessuto epiteliale è uno dei quattro tessuti primari, la sua matrice extracellulare è scarsa o del tutto assente, al contrario di quanto si verifica invece nei tessuti connettivi nei quali la componente cellulare è dispersa nell’ambito di una matrice extracellulare più o meno abbondante o modificata.

Caratteristiche

• Cellule poliedriche, tipicamente polarizzate, strettamente adese tra loro.
• Non vascolarizzato.
• Riccamente innervato da neuroni sensoriali.

Funzioni

• Protezione
• Assorbimento
• Secrezione o escrezione
• Ricezione sensoriale
• Scambi metabolici

Esistono vari tipi di epitelio:

1. Epiteli di rivestimento (lamine)
2. Epiteli ghiandolari (tubuli/cordoni)

Altri tipi di cellule epiteliali hanno funzioni sensoriali (neuroepiteli) o contrattili (cellule mioepiteliali in alcune ghiandole). L’epidermide, che riveste tutta la nostra superficie corporea, è specializzata per il mantenimento del tasso idrico dell'organismo e svolge anche funzione di protezione contro danni di natura meccanica, fisica e biologica. Gli epiteli che rivestono gli organi interni sono organizzati in maniera tale da permettere un facile attraversamento dell'acqua e di piccole molecole ed inoltre gli epiteli di rivestimento mettono l’organismo in rapporto con l’ambiente circostante.

I foglietti embrionali

I foglietti embrionali indicano il primo differenziamento di un embrione in diversi tessuti cellulari dai quali si andranno a sviluppare strutture, tessuti e organi e sono:

• Ectoderma: cellule della pelle, neuroni e melanociti
• Esoderma: epitelio degli alveoli
• Mesoderma: cellule cardiache

La trasformazione di cellule da un foglietto all’altra è chiamata trans-differenziamento.

Epitelio di rivestimento

Gli epiteli di rivestimento sono lamine formate da cellule tutte uguali strettamente unite tra loro, con interposizione di una scarsa superficie esterna. Le cellule epiteliali presentano una forma geometrica ben definita che estende il suo nome all’epitelio. Si identificano, in base alla forma, tre tipi di cellule:

• Pavimentose: sempre appiattite
• Cubiche: diametro simile alle altre con spessore poco più delle pavimentose
• Cilindriche: stesso diametro delle due precedenti ma con altezza prevalente e stesse caratteristiche delle cellule cubiche

Tutti gli epiteli di rivestimento, siano essi semplici (monostratificati) o composti (pluristratificati), poggiano su un tessuto connettivo, con interposizione di una membrana basale che oltre ad avere funzione di ancoraggio, ha il compito di mediare gli scambi metabolici tra il connettivo e le cellule epiteliali, oltre ad avere un citoscheletro molto sviluppato. L’epitelio di rivestimento è formato da più di dieci rivestimenti ordinati. Il lato superficiale è rivolto verso una cavità o verso l’esterno ed il lato profondo su altri tessuti, ovvero quello connettivo.

Il tessuto connettivo accompagna sempre gli epiteli ed ha il compito di fornire le sostanze metaboliche al tessuto epiteliale che è privo di capillari sanguigni. Negli epiteli composti la diffusione è facilitata dal fatto che questi tessuti inviano al connettivo propaggini, ovvero creste epiteliali, tra le quali si interpongono le papille connettivali.

Le cellule epiteliali sono asimmetriche e presentano caratteristiche peculiari legate a particolari funzioni.

Caratteristiche

Asimmetria e polarità morfo-funzionale: Alcune cellule presentano un’accentuata polarità morfo-funzionale in quanto la loro superficie libera o apicale differisce dalla superficie basale. Questa polarità non riguarda solamente le differenti specializzazioni della membrana plasmatica nelle due facce opposte ma anche la disposizione degli organuli citoplasmatici. La superficie apicale mostra spesso formazioni particolari, quali microvilli, ciglia vibratili e stereo ciglia, che sono da porre in relazione allo svolgimento di specifiche funzioni, mentre la superficie basale presenta dispositivi giunzionali specifici, detti emidesmosomi. In altre cellule la superficie basale mostra profonde introflessioni della membrana plasmatica che delimitano territori citoplasmatici, dove si localizzano numerosi mitocondri.

Organizzazione del citoscheletro: Il citoscheletro ha una conformazione ben precisa perché le cellule devono resistere agli stress meccanici a cui sono sottoposte.

• Filamenti intermedi: comparto più abbondante e caratteristico, sono formati da cheratine (ne esistono più di 20 tipi diversi) che possono essere acide o neutrobasiche. Sono molto robusti e contengono legami disolfuro.
• Microtubuli: determinano la forma della cellula e costituiscono le vie di trasporto per le vescicole.
• Microfilamenti di actina: si trovano nello strato corticale del citoplasma o a livello della trama terminale (fitto intreccio di microfilamenti sotto la membrana plasmatica apicale). Formano una rete sulla zona apicale, la quale associandosi alle caderine forma una zonula adhaerens.

Le cheratine compongono lo strato spinoso dell'epidermide dove associandosi danno origine a delle tonofibrille che convergono verso i desmosomi formando le classiche spine.

Specializzazioni della superficie apicale

• Microvilli: li contiene spesso la superficie libera delle cellule dell’epitelio prismatico semplice e sono delle estroflessioni digitiformi, rivestiti da membrana plasmatica e strettamente affiancati. Nella membrana plasmatica c’è sempre un’attività ATPasica, indice della presenza del trasporto attivo. Al suo interno un microvillo contiene 30-40 filamenti di actina che vanno a formare un fascio. Sono anche percorsi longitudinalmente da microfilamenti che lo connettono al citoplasma della cellula. La crescita dei microvilli è regolata da una proteina, la villina, e dalla fimbrina, le quali stabilizzano il fascio di microfilamenti. All'estremità del microvillo i filamenti di actina si trovano inclusi con le loro plus ends in un cappuccio elettrondenso.
• Stereociglia o cellule a pennacchio: sono particolari microvilli particolarmente lunghi ed irregolari che emergono dalla superficie apicale della cellula.
• Ciglia vibratili: sono strutture mobili che si muovono "a frusta", movimento determinato dalla curva dell’assonema (parte interna del ciglio). Si trovano sulla superficie apicale delle cellule dell'apparato genitale femminile e nelle vie respiratorie.
• Crosta: è una riserva di membrana plasmatica caratterizzata dalla presenza di pieghe della membrana e vescicole. Quando l’organo è vuoto, la membrana plasmatica apicale è invaginata in pieghe e le vescicole sovrapposte e/o affiancate. Quando l’organo si riempie, le vescicole si saldano tra di loro e si integrano con la membrana apicale. Le pieghe invece si distendono permettendo un aumento della superficie.

Specializzazioni della superficie basale

Le cellule dello strato basale degli epiteli si ancorano al tessuto connettivo sottostante con una membrana basale di aspetto sinuoso. Queste sinuosità, oltre ad avere una funzione meccanica di adesione della cellula alla membrana basale, hanno anche il compito di aumentare la superficie degli scambi delle cellule epiteliali. La superficie basale della membrana plasmatica ha anche delle introflessioni particolarmente sviluppate nelle cellule degli epiteli con funzioni di riassorbimento dove formano il labirinto basale (tubuli renali e dotti striati delle ghiandole salivari).

In corrispondenza della superficie basale delle cellule degli epiteli pavimentosi stratificati si possono osservare gli emidesmosomi, robuste strutture di ancoraggio alla membrana basale.

Classificazione degli epiteli di rivestimento

Si basa sulla morfologia cellulare e sul numero degli strati cellulari che compongono l’epitelio considerato.

Epiteli semplici o monostratificati

• Epitelio pavimentoso semplice: È costituito da cellule appiattite disposte in un unico strato e rigonfie al centro per via del nucleo, quasi sempre sferico od ovoidale. Localizzato nei polmoni (alveoli), nei reni (capsula di Bowman), orecchio, cornea, dotti escretori di alcune ghiandole ed in endoteli (lume dei vasi sanguigni e linfatici e cavità del cuore) e mesoteli (cavità sierose), derivanti dal mesoderma. Regola la filtrazione e la diffusione data la sua bassa capacità di protezione da danni meccanici.
• Epitelio cubico semplice: È composto da cellule cubiche poliedriche disposte in un unico strato. Il nucleo è sferico e si trova al centro della cellula. Le cellule spesso presentano microvilli corti e ciglia vibratili. Ha funzione secretoria. Localizzato in zone di passaggio tra epitelio pavimentoso e cilindrico, rene, fegato, stomaco, tube uterine, utero, polmoni, dotto deferente, uretra. Nell’ovaio si chiama epitelio ovarico o germinativo.
• Epitelio cilindrico (assorbimento-escrezione): È composto da un unico strato di cellule cilindriche, intercalate da cellule caliciformi o mucipare (producono muco). Il loro nucleo è di forma ovoidale. Nell'intestino le cellule hanno il compito di assorbire i nutrienti e di secernere muco a protezione dell'apparato stesso per proteggerlo dagli acidi. Quando l’epitelio deve svolgere funzioni assorbenti, le cellule sono dotate di microvilli, mentre quando ha la funzione di escrezione le cellule hanno ciglia vibratili. È uno degli epiteli maggiormente diffusi. Localizzato nell'intestino, polmone, utero, fegato, stomaco e rene.
• Epitelio pseudostratificato: È una varietà dell’epitelio cilindrico semplice. Questo epitelio è composto da cellule prismatiche (cilindriche) poste su un unico strato e non tutte raggiungono la superficie libera dell’epitelio. Quelle che vi giungono presentano un restringimento nella porzione basale. Altre hanno, nella parte superiore, una forma irregolarmente fusata e hanno una base piuttosto larga. I nuclei delle cellule sono posizionati nella parte più larga della cellula e non hanno tutti la stessa posizione quindi ad una prima vista l’epitelio potrebbe sembrare stratificato. Le cellule "più basse", tondeggianti o coniche, costituiscono la parte dell'epitelio con funzione germinativa. Tra le cellule si trovano cellule caliciformi o mucipare. La superficie apicale delle cellule prismatiche può essere provvista di microvilli o ciglia vibratili. Localizzato nelle vie respiratorie, dotto deferente, epididimo ed uretra. Ha la funzione di purificare l’aria inspirata da pulviscolo e patogeni atmosferici.

Epiteli composti (pluristratificati)

Gli epiteli composti hanno una funzione di rivestimento e di protezione. Sono costituiti da due o più strati di cellule sovrapposte. La classificazione dell'epitelio composto si basa sulla forma delle cellule dello strato superficiale, dato che quelle nello strato sottostante hanno funzione germinativa e sono staminali indifferenziate, quasi sempre isoprismatiche, che rinnovano i tessuti.

• Cubico isoprismatico: Le cellule nello strato superficiale di questo epitelio sono cubiche e quelle sottostanti sono poliedriche. Questo epitelio è privo di ciglia vibratili. Localizzato nei dotti escretori (ghiandole esocrine).
• Cilindrico batiprismatico: Le cellule superficiali sono colonnari e possono essere dotate di ciglia vibratili, mentre quelle degli strati sottostanti hanno forma poliedrica. Spesso la distinzione tra epitelio cubico e cilindrico è così sottile da poter essere considerati la stessa cosa. Infatti, l'epitelio cilindrico è una specie di forma intermedia tra epitelio pavimentoso ed epitelio pseudostratificato. Localizzato in ghiandole esocrine, uretra, epiglottide.
• Di transizione (o polimorfo): Questo tessuto è soggetto a modificazioni legate al cambiamento conformazionale degli organi. Nella vescica, ad esempio, cambia in base a quanto essa si distende. Quando è vuota, l'epitelio è composto da 3 strati di cellule disposte in 5-10 ordini. Lo strato basale ha un aspetto isoprismatico, lo strato medio è composto da cellule clavate o piriformiche che inviano i loro prolungamenti tra le cellule dello stato profondo, lo strato superficiale è costituito da cellule cupuliformi, spesso binucleate ed espanse, a forma di cupola e con la superficie libera convessa. Quando l'epitelio si distende, si assottiglia e le cellule clavate si incuneano tra le cellule basali e le cellule cupuliformi si distendono su circa quattro cellule clavate. Localizzato nelle vie urinarie.
• Pavimentoso stratificato: Questo epitelio può essere cheratinizzato o non cheratinizzato. Localizzato in bocca, esofago, canale anale, vagina, uretra, occhio e cute, molto diffuso nell’organismo.

Epitelio pavimentoso stratificato non cheratinizzato

Esso è costituito da 5-10 ordini di cellule disposti in 3 strati: basale, spinoso, superficiale. Lo strato basale ha cellule che formano creste incuneate nel tessuto connettivo sottostante formando papille connettivali. Queste papille aumentano la superficie di assorbimento dal connettivo sottostante e favoriscono l'ancoraggio. È costituito da cellule staminali ad alta attività proliferativa e metabolica ed è legato alla membrana basale. Le cellule degli strati superiori hanno un metabolismo molto lento e non sono in grado di proliferare.

Epitelio pavimentoso stratificato cheratinizzato: Epidermide

L'epidermide è un tessuto cheratinizzato o squamoso stratificato. Le cellule dell'epidermide subiscono un processo di cheratinizzazione durante il quale il citoplasma si riempie di filamenti di cheratina e le cellule muoiono trasformandosi in lamelle cornee desquamanti. Queste lamelle partecipano alla formazione di una robusta barriera che protegge i tessuti e le cellule sottostanti da patogeni e da danni di natura fisica, chimica, meccanica. Inoltre, protegge gli strati sottostanti dall’evaporazione dei liquidi tissutali, mantenendo l’organismo idratato. Numerosi desmosomi connettono tra loro le cellule dello strato basale e quello dello strato spinoso. Le cellule basali hanno caratteri staminali e si moltiplicano per mitosi originando altre cellule che poi si differenzieranno.

Nell’epidermide si distinguono, dalla profondità alla superficie, gli strati basale, spinoso, granulare, lucido e corneo. Nell'uomo lo spessore dell’epidermide varia nelle diverse regioni del corpo ed è compreso fra i 30 micron e 2 mm. Le cellule fondamentali dell’epidermide, che subiscono il processo di cheratinizzazione, derivano dall'ectoderma, prendono il nome di cheratinociti. Nell'epidermide si trovano inoltre cellule specializzate che si originano da altri tessuti poi migrano tra i cheratinociti, svolgendo la loro funzione nell'epidermide. Sono denominate cellule intrusive o migranti e le principali sono i melanociti, cellule di Langerhans e le cellule di Merkel.

Strato basale

È lo strato più profondo sul quale poggiano tutti gli altri e poggia sulla membrana basale. Le cellule che lo compongono originano i cheranociti degli strati sovrastanti. Le cellule sono alte e disposte in un solo ordine, con il loro asse maggiore perpendicolare all