Istologia - fondamenti di scienze biologiche e morfologiche

Bellossi Tiziana - Fondamenti di scienze biologiche e morfologiche - Istologia

Prof.ssa Francesca Paino

CDL Dietistica

2022/2023 →

Morfologia

Morfologia = lo studio della forma: la comprensione della morfologia di ciascuna parte del corpo umano è possibile solo se si comprendono le relazioni con le funzioni che queste parti svolgono.

• Una malattia è spesso il risultato di un’alterazione dell’equilibrio esistente tra forma e funzione.
• Ad ogni struttura corrisponde una forma, c’è una correlazione tra le due.
• Le cellule non sono identiche tra loro, hanno forma diversa e svolgono funzioni diverse a seconda del tipo di cellula.

L’organizzazione e il funzionamento del corpo umano sono il risultato di una stretta correlazione tra forma e funzione, che si manifesta a vari livelli, dalla cellula all’organo, fino all’organizzazione di ciascuna regione anatomica del corpo.

I livelli di organizzazione della materia vivente sono numerosi e le diverse discipline biomediche si concentrano su uno o più di tali livelli.

Citologia = studio della struttura della cellula e delle sue parti.

Istologia = studio della morfologia dei tessuti, gruppi di cellule specializzate e di prodotti cellulari che lavorano insieme per svolgere una o più funzioni specifiche. Nel corpo umano ci sono 4 tipi di tessuto: epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso.

Anatomia = studio delle caratteristiche macroscopiche e microscopiche delle parti che compongono il corpo umano, la loro posizione e i loro rapporti topografici.

La cellula è l’unità fondamentale della vita: tutti gli esseri viventi sono costituiti da una o più cellule, la più piccola porzione organizzata di materia che possiede le caratteristiche della vita.

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Cellule eucariotiche

Le cellule eucariotiche sono suddivise in compartimenti con funzioni specifiche.

Reticolo endoplasmatico

Il reticolo endoplasmatico è un sistema di membrane: può essere:

• Rugoso = ha un aspetto granulare dovuto ai ribosomi attaccati alle membrane che lo costituiscono. È formato da una serie di sacchetti appiattiti, tra loro interconnessi. Ha funzione di sintesi, cioè di costruzione, delle proteine prodotte dai ribosomi → indirizza le proteine verso la membrana plasmatica o verso l’esterno.
• Liscio = comunica direttamente con il RE rugoso. È formato da una rete di tubuli interconnessi privi di ribosomi. Una delle funzioni principali è la sintesi dei lipidi, che servono a costruire tutte le membrane della cellula.

Apparato di Golgi, centriolo e citoplasma

L’apparato di Golgi è formato da una pila di sacchetti appiattiti, non collegati tra loro. Il Golgi accoglie e modifica le sostanze prodotte dal RE. Dal Golgi si staccano le vescicole per poter andare all’esterno quando una cellula deve assorbire cose extracellulari; uno dei meccanismi è inglobare materiale tramite vescicole di trasporto, sacchetti sferici costituiti da membrana plasmatica.

Il centriolo è un organulo che interviene durante la divisione cellulare.

Il citoplasma è l’ambiente fluido della cellula e che gli dà tonicità. All’interno c’è una rete tridimensionale di elementi che formano il citoscheletro → è composto da tubuli e filamenti; sorregge la cellula e i vari organuli e conferisce una forma caratteristica per ogni tipo di cellula; inoltre, il movimento delle varie molecole avviene grazie a lui.

Mitocondri, lisosomi, perossisomi e nucleo

I mitocondri sono deputati alla respirazione cellulare.

I lisosomi sono sacchetti chiusi che contengono proteine con funzioni digestive. Sono prodotti dal RE rugoso e dal Golgi. Demoliscono sostanze nutritive inglobate nella cellula; partecipano alla distruzione dei batteri nocivi e sono il centro di riciclaggio di organuli danneggiati.

I perossisomi derivano dal RE rugoso e sono la sede di alcune reazioni chimiche che demoliscono sostanze tossiche.

Il nucleo è l’organulo più voluminoso della cellula eucariotica. Al suo interno si trova il DNA associato a proteine.

Membrana plasmatica

La membrana plasmatica, o cellulare, racchiude la cellula e consente l’interazione con l’esterno, matrice, altre cellule, anticorpi. È costituita da lipidi, fosfolipidi, proteine e carboidrati.

Modello a mosaico fluido: doppio strato fosfolipidico che forma una pellicola liquida nella quale galleggiano diverse proteine ma costituisce una barriera al passaggio di sostanze idrofile, fluido perché la maggior parte delle proteine e dei fosfolipidi possono muoversi lateralmente all’interno della membrana.

Le proteine di membrana sono di due tipi:

• Intrinseche, o integrali: vengono rilasciate solo dopo trattamenti che disgregano il doppio strato lipidico.
• Estrinseche, o periferiche: sono rimosse da trattamenti più blandi.

Alcune proteine sono “fissate” in alcune zone della membrana perché ancorate al citoscheletro.

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Le funzioni delle proteine di membrana sono molteplici:

• Ancoraggio cellulare → alcune proteine di membrana, es: integrine, ancorano la cellula alla matrice extracellulare ed inoltre si connettono ai microfilamenti intracellulari.
• Trasporto passivo → formano canali che permettono il passaggio selettivo di ioni o molecole.
• Trasporto attivo → pompano i soluti attraverso la membrana, un processo che richiede un apporto di energia.
• Attività enzimatica → molti enzimi legati alla membrana catalizzano reazioni che avvengono all’interno o sulla superficie della membrana.
• Trasduzione del segnale → alcuni recettori legano molecole segnale come gli ormoni e trasmettono l’informazione all’interno della cellula con la trasduzione del segnale.
• Riconoscimento cellulare → alcune proteine recettoriali funzionano come segnali per il riconoscimento cellulare, es: le cellule batteriche posseggono proteine superficiali o antigeni che vengono riconosciuti come estranei dalle cellule umane. Gli antigeni stimolano le difese immunitarie che distruggono i batteri.
• Giunzione cellulare → le proteine di adesione legano le membrane di cellule adiacenti, giunzioni = interazioni di molecole che si trovano in membrane diverse ad esempio: gli osteociti comunicano tra loro tramite gap junctions.

• Le giunzioni strette, Tight junctions, prevengono il passaggio di molecole attraverso lo spazio circostante alle cellule, e definiscono regioni funzionali della membrana plasmatica impedendo la migrazione delle proteine sulla superficie cellulare.
• Le giunzioni perimetrali o zonule, occludenti o aderenti, si estendono a “cintura” intorno al perimetro cellulare.
• I desmosomi permettono alle cellule di aderire fortemente le une alle altre.
• Le “gap junctions” creano dei canali per comunicazioni chimiche e elettriche tra le cellule.

I carboidrati di membrana sono molecole più o meno complesse che si trovano sulla superficie esterna delle membrane cellulari e fungono da siti di riconoscimento. I carboidrati sono legati covalentemente a componenti della membrana, ovvero a lipidi o a proteine di membrana.

Possono essere di due tipi:

• Glicolipidi: unità polisaccaridiche legate a lipidi di membrana, di solito sporgono all’esterno.
• Glicoproteine: oligosaccaridi legati a proteine di membrana.

Ogni cellula ha una specifica funzione e produce geni deputati a svolgere quella funzione → ciò è deciso da modificazioni epigenetiche, che bloccano trascrizione, metilazione, acetilazione, ecc. → studio dell’epigenetica.

Esiste una relazione tra le differenti forme delle cellule e le loro funzioni, ad esempio: la cellula nervosa è fatta così perché deve mandare e ricevere impulsi elettrici; la cellula muscolare è fatta così perché deve allungarsi per consentire il movimento.

Istologia = studio dei 4 tessuti fondamentali, formati dall’associazione di cellule e sostanza fondamentale:

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

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Tessuto epiteliale

Il tessuto epiteliale è formato da uno strato compatto di cellule, non vascolarizzato, che ricopre superfici esposte o tappezza cavità e condotti.

Esistono diversi tipi di epitelio:

• Epitelio di rivestimento: copre o riveste varie parti del corpo.
• Epitelio ghiandolare: è costituito da cellule altamente specializzate per svolgere attività di secrezione.
• Epitelio sensoriale: è costituito da cellule disperse negli epiteli di rivestimento, che hanno la funzione di ricevere e trasmettere determinati stimoli esterni alle cellule del tessuto nervoso, cellule gustative, acustiche, ad esempio tocco del termosifone bollente.

Il tessuto epiteliale:

• È costituito da cellule fittamente stipate, giustapposte, e da scarso materiale extracellulare.
• Si riconoscono uno o più strati di cellule che formano una barriera con proprietà specifiche.
• Ha sempre una superficie libera esposta verso l’ambiente esterno o verso una cavità o un condotto, ad esempio: vasi sanguigni, pareti interne costituite da epiteli di rivestimento.
• È privo di vascolarizzazione.
• Poggia su di una membrana basale che lo conduce al tessuto connettivo.
• Rigenerazione e riparazione rapida, in attiva mitosi.

Le principali funzioni dei tessuti epiteliali sono la protezione fisica e lo scambio di sostanze fra ambiente e tessuti.

Alcune localizzazioni di rivestimenti epiteliali sono: pelle, vie aeree, canale digerente, cavità del cuore e dei vasi sanguigni e linfatici, vie uro-genitali, cavità sierose, ecc.

→ Approfondimento: come si guarda un vetrino? Viene colorato con un colorante costituito da:

• Ematossilina: basico che si lega ad acidi.
• Eosina: acido che si lega a basi.

Classificazione degli epiteli di rivestimento

A seconda della morfologia delle cellule, forma:

• Pavimentosi o squamosi → le cellule sono sottili, piatte e di forma irregolare. Il nucleo occupa la parte più spessa di ogni cellula e ha una forma appiattita.
• Cubici o isoprismatici → le cellule assomigliano a piccole scatole esagonali, appaiono quadrate. Il nucleo si trova al centro della cellula.

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• Cilindrici o batiprismatici → le cellule appaiono di forma esagonale ma sono più alte che larghe, i nuclei tipicamente si dispongono verso la membrana basale.

A seconda della stratificazione:

• Semplici: presenta un solo strato di cellule che poggia sulla membrana basale → gli epiteli semplici sono relativamente sottili e piuttosto fragili; le cellule hanno tutte la stessa polarità ed i nuclei formano una linea irregolare, al di sopra della membrana basale; rivestono la parete interna degli alveoli e formano i mesoteli e gli endoteli; infine, sono specializzati nelle funzioni di assorbimento e secrezione. Offrono scarsa protezione e infatti rivestono le cavità interne del corpo. Sono tipici anche delle regioni in cui avvengono secrezione, assorbimento o filtrazione, dove la sottigliezza dell’epitelio diventa un vantaggio perché il passaggio di materiale attraverso la barriera epiteliale può avvenire più rapidamente.
• Pluristratificati o composti: possiede due o più strati di cellule → la forma e l’altezza delle cellule possono differire tra gli strati per questo si fa riferimento solo allo strato più superficiale. La sovrapposizione lo rende più spesso e resistente per questo si trova nelle aree sottoposte a stress meccanici o chimici, superficie della cute, interno della cavità orale.
• Eccezioni sono costituite dagli epiteli:
  • Pseudostratificato o pluriseriato, per i semplici.
  • A morfologia variabile o di transizione, per i composti → può modificare il numero di strati, ad esempio la vescica, se piena aumenta gli strati, se vuota diminuisce gli strati; ha funzioni di protezione ed estensione.

Funzioni:

• Pluristratificati: si guardano le cellule dell’ultimo strato per classificarli → funzione di protezione, integrità e contenimento.
• Monostratificati: dove ci sono scambi rapidi di sostanze, alveoli o vasi sanguigni o villi intestinali → funzione di permeabilità, secrezione e assorbimento.

Epitelio pavimentoso semplice

L’epitelio pavimentoso semplice è il tessuto epiteliale più delicato del corpo umano per questo si trova solo in regioni protette, dove si svolgono la diffusione e altre forme di trasporto o dove una superficie liscia e sottile può ridurre l’attrito tra due strutture.

Il ridotto spessore delle cellule favorisce lo scambio di sostanze fra i due lati del rivestimento, come nel caso degli alveoli polmonari o dei capillari sanguigni.

L’epitelio pavimentoso semplice che riveste le cavità ventrali del corpo è chiamato mesotelio, pleura e peritoneo; quello che riveste internamente il cuore e i vasi sanguigni è chiamato endotelio.

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Epitelio cubico semplice

L’epitelio cubico semplice svolge limitate funzioni protettive e si trova in regioni deputate all’assorbimento e alla secrezione: è quindi localizzato nell’epitelio ghiandolare, pancreas, tiroide, salivari… e anche dotti ghiandolari, e in alcuni tratti delle vie urinarie.

Epitelio cilindrico semplice

L’epitelio cilindrico semplice può svolgere funzioni protettive, protezione maggiore rispetto agli epiteli cubici semplici, oltre che trovarsi in aree in cui è richiesta la funzione di assorbimento e secrezione, stomaco, tratto intestinali e dotti escretori.

L’altezza della cellula, distanza fra superficie apicale e superficie basale, è maggiore della sua larghezza.

Questo particolare epitelio è “ciliato”; il battito delle ciglia favorisce il movimento di muco lungo il lume della tuba e quindi lo spostamento di ovocita e spermatozoi. Alcune cellule epiteliali secernono muco.

Epitelio pavimentoso pluristratificato

L’epitelio pavimentoso pluristratificato: è la morfologia degli strati più superficiali che fa definire questo epitelio “pavimentoso”. Al centro vi è uno o più strati di cellule poliedriche. Infine, lo strato più profondo è composto da cellule cubiche o cilindriche.

È resistente: si trova nei siti dove le sollecitazioni meccaniche sono severe. È localizzato nell’epidermide, cheratinizzato, e nelle mucose quindi bocca, faringe, esofago, vagina e retto, non cheratinizzato.

Gli strati superficiali vengono eliminati con l’accrescimento degli strati profondi. La citomorfosi è di circa 30 gg.

Epidermide

Epidermide: è costituita da un epitelio pavimentoso stratificato cheratinizzato. Si distinguono, dalla profondità alla superficie:

• Strato basale: detto anche strato germinativo, è strettamente adeso alla lamina basale. È caratterizzato dalla presenza di grandi cellule staminali o cellule basali, cellule progenitrici, la cui divisione rimpiazza i cheratinociti degli strati più superficiali.
• Strato spinoso: ogni volta che una cellula staminale si divide, dallo strato sottostante risale in questo dove comincia a differenziarsi in cheratinocita. È caratterizzato da strati di cellule poliedriche che perdono il contatto con la membrana basale e formano desmosomi con le cellule contigue e granuli detti corpi multilamellari contenenti lipidi, glicolipidi. Le cellule sintetizzano involucrina.

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• Strato granuloso: è lo strato più superficiale dell’epidermide in cui tutte le cellule presenti sono ancora provviste di nucleo. Le cellule sintetizzano cheratina e cheratoialina contenente filaggrina, aggrega i tonofilamenti, e loricrina, corazza che rinforza l’involucro ed è impermeabile all’acqua.
• Strato lucido: è uno strato amorfo presente solo nella cute spessa. Questo strato dall'aspetto omogeneo e splendente è visibile soprattutto nelle regioni palmo-plantari. È formato da cellule appiattite prive di nucleo che sintetizzano eleidina, gocciole lipidiche, ed è ricco in materiale sigillante extracellulare.
• Strato corneo: è lo strato più superficiale della cute, è composto da 15-30 strati di cellule morte e appiattite prive di organuli e nucleo ma ricche di filamenti di cheratina, citocheratine con ceramidi, lipidi interlamellari. I cheratinociti vanno in apoptosi con trasformazione in lamelle cornee.

Cellule dell’epidermide

Le cellule dell’epidermide, citotipi, sono:

• Cheratinociti: sono le cellule epiteliali più abbondanti; producono cheratina, una proteina fibrosa che dà all'epidermide le sue proprietà protettive. Queste cellule sono strettamente collegate da desmosomi. Nascono dallo strato basale e subiscono continue mitosi. Sospinte verso l'alto, diventano sempre più cheratinizzate. Le cellule che si trovano in superficie sono morte.
• Melanociti: sintetizzano melanina. Sono situati nello strato più profondo dell’epidermide. La melanina viene trasferita ai cheratinociti. Proteggono contro i danni da UV. Hanno azione contro la produzione di radicali liberi. Producono l’ormone alpha-MSH che stimola la produzione ed il rilascio di melanina. La DOPA-reazione è specifica per i melanociti ed evidenzia l'enzima tirosina chinasi caratteristico di questa famiglia cellulare. La reazione mediata dall'enzima permette di distinguere i melanociti dai cheratinociti che presentano la melanina trasferita dai primi.

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Le melanine sono di diversi tipi, possono essere di colore giallo-bruno o bruno-nero e si trovano nei cheratinociti dello strato basale, nei peli e nel derma. L'esposizione ai raggi solari fa aumentare la produzione e l'espressione di melanine con conseguente scurimento della carnagione. Insieme al carotene, presente nel derma, è responsabile appunto del colore della pelle. I principali gruppi in cui le melanine vengono classificate sono:

• Eumelanina, un pigmento scuro marrone-nero; è fotoprotettiva ed antiossidante.
• Feomelanina, un pigmento di colori meno forti giallo-rossa; è fototossica e pro-ossidante.
• Tricocromo, simile alla feomelanina, è pre