Istologia: Esame completo

Istologia

Luigi Marchetti Prof. (6 CFU)

Libro di testo richiesto

Biologia dei tessuti (EDI-ERMES)

Prova orale

Esame: esame diretto, non suddivisibile in parziali.

Stretto contatto tra molecola, forma, funzione dei tessuti.

3 domande generali + domande aggiuntive annesse ad ogni domanda generale.

Obiettivi

• Introduzione all’istologia
• Metodologie e giunzioni cellulari
• Tipologie di tessuti:
• Muscolare
• Nervoso
• Epiteliare
• Mesenchimale

Tessuti: terminologia e caratteristiche

Il termine istologia deriva dal greco istos (tessuti) e logos (studio) = Studio dei tessuti e la loro organizzazione/struttura.

(Branca della biologia che studia la struttura microscopica dei tessuti e degli organi vegetali e animali.)

Il tessuto è l’insieme di cellule e matrice extracellulare. Il fenotipo delle cellule contenute nel tessuto dona il nome al tessuto stesso.

Metodologie di osservazione e preparazione

Le cellule e i tessuti possono essere studiati dal punto di vista morfologico, dove si prende in esame l’organizzazione strutturale delle cellule utilizzando apparecchi specifici atti ad ingrandire l’immagine desiderata (microscopi), e biochimico/funzionale, dove si prende in esame la composizione delle cellule e il loro funzionamento.

Analisi morfologica

Analisi delle strutture della cellula, che avviene grazie a due tipologie di microscopie:

Microscopia ottica

L’oggetto viene visualizzato per mezzo della luce, che sia naturale o no.

Troviamo ai giorni d’oggi moltissimi tipi di microscopi ottici:

Microscopio a contrasto di fase = sviluppato nel 1935 da F. Zernike. Esso scoprì oltre ai raggi luminosi trasmessi direttamente alla lente, anche dei raggi diffratti che rimangono più deviati e sfocati rispetto al diretto. Attraverso l’utilizzo di alcune lamine di fase all’interno della colonna del microscopio, riuscì ad incanalare tutti i raggi emessi in un’unica immagine.

Microscopio a luce polarizzata = mentre prima a cambiare erano delle lamine all’interno del microscopio, qui cambia invece la luce emessa, ovvero luce che vibra in un solo piano, riuscendo a elaborare un’immagine precisa di quel determinato piano.

Microscopio a fluorescenza = anche qui il cambio avviene nella lampada utilizzata, poiché si necessita di una lampada a vapori di mercurio che emette radiazioni ultraviolette che colorano determinate parti del tessuto.

Microscopio confocale (CLSM) = la luce utilizzata è un laser ad una lunghezza d’onda specifica. Esso proietta l’immagine di un determinato piano sottile uno alla volta, per poi alla fine ricostruire col computer la figura tridimensionale dell’esaminato. La colorazione avviene tramite immunoistochimica e immunofluorescenza; un processo attraverso il quale si fa legare un anticorpo alla sostanza da visualizzare contenente una sostanza fluorescente per una sola lunghezza d’onda. (metodo diretto) se no si può far legare un altro anticorpo con la sostanza fluorescente all’anticorpo primario. (metodo indiretto). Esistono differenti marker fluorescenti che donano un colore diverso in base alla lunghezza d’onda dalla quale saranno colpiti.

Dei campioni per la microscopia ottica

Nell’allestimento possiamo optare per cellule e tessuti viventi, utili per la visione del reale svolgimento delle funzioni (esempio sangue), ma con brevissimo tempo a disposizione (utilizzo del microscopio ottico a contrasto di fase, e si utilizzano coloranti vitali); oppure optare per cellule e tessuti uccisi, ma essi solo dopo aver subito un processo:

• Fissazione (il mantenimento delle strutture della cellule e la prevenzione delle conseguenze post-morte) grazie ad alcuni fissanti (alcoli, aldeidi [formaldeide, formica]) che fanno precipitare nella maniera più fine le proteine. La fissazione e l’inclusione possono essere sostituiti direttamente con la congelazione del campione (tramite criostato) e il successivo taglio col microtomo.
• Inclusione, ovvero indurire il campione attraverso sostanze quali paraffina, celloidina.
• Sezionamento, cioè sezionare il tessuto a 2-5 micrometri grazie all’utilizzo del microtomo.
• Colorazione, colorante che si lega ad alcune strutture cellulari che rimangono colorate anche dopo ripetuti lavaggi.

La lente o obiettivo del microscopio ha dei numeri scritti sul suo collo:

• Il primo rappresenta il potere risolutivo (40x / 10x);
• Il secondo rappresenta l’apertura numerica;
• Il terzo rappresenta la lunghezza della lente;
• Il quarto rappresenta lo spessore del vetrino da utilizzare.

Prima dell’inclusione, nel campione deve essere tolta l’acqua; grazie ad infusioni prima con alcool etilico a gradazioni crescenti (fino ad alcol etilico puro) e poi con xilene o xilolo a gradazioni crescenti.

Per utilizzare il campione sezionato per la colorazione, bisogna svolgere il processo inverso per reidratare il campione.

Microscopia elettronica

L’oggetto viene visualizzato per mezzo degli elettroni.

Troviamo ai giorni d’oggi moltissimi tipi di microscopi ottici:

Microscopio a trasmissione = il fascio di elettroni generato da due elettromagneti, un po’ vengono assorbiti, altri deviati e altri trasmessi per formare l’immagine (fluorescente). Esso trasmette immagini bidimensionali. Sono immagini di alta definizione.

Microscopio ad alto voltaggio = gli elettroni ricevono una spinta che li fa accelerare ad una velocità pari a 4/5 di quella della luce, cosicché la maggior parte possono essere trasmessi all’immagine, anche per elementi ad alto peso atomico.

Microscopio a scansione = l’oggetto viene contornato con un metallo pesante, e poi passato a “scansione” all’interno del microscopio. Esso studia la parte superficiale del campione.

Dei campioni per la microscopia elettronica

Nell’allestimento possiamo optare solo ed esclusivamente per cellule e tessuti uccisi:

• Fissazione (il mantenimento delle strutture della cellule e la prevenzione delle conseguenze post-morte) grazie ad alcuni fissanti (tetrossido di osmio o glutaraldeide) che fanno precipitare nella maniera più fine le proteine.
• Disidratazione, dove avviene l’eliminazione dell’acqua attraverso “infuso” in alcool etilico o acetone.
• Inclusione, ovvero indurire il campione attraverso sostanze quali paraffina, celloidina.
• Sezionamento, sezionare il tessuto a 20-40 nm, grazie all’utilizzo dell’ultramicrotomo. Il taglio col microtomo o ultramicrotomo può avvenire trasversale, longitudinale o obliqua.
• Colorazione o contrasto, colorante che si lega ad alcune strutture cellulari che rimangono colorate anche dopo ripetuti lavaggi.

Analisi biochimica/funzionale

Meglio chiamata citochimica o istochimica, permette attraverso l’uso di coloranti specifici che si vanno a legare a dei determinati componenti biologici, di scoprire la loro composizione chimica.

Coloranti acidi come l’eosina (per sostanze basiche), coloranti basici come la ematossilina (per sostanze acide).

• Lipidi = si utilizzano alcuni coloranti liposolubili come il Sudan nero B o il Solfato di blu Nilo.
• Polisaccaridi = si utilizza la reazione di PAS (acido periodico-Schiff) per identificare glucidi neutri.
• Proteine = qui la parte che si colora non è l’enzima stesso, ma bensì i suoi prodotti a colorarsi, per poi poter risalire alla loro quantità.
• Acidi nucleici = si utilizzano coloranti basici poiché hanno molta affinità con i radicali fosforici.

Adesioni e giunzioni cellulari

Nei pluricellulari, le cellule coordinano con le cellule vicine e ne condividono origine e funzione grazie alle CAM; molecole di adesione cellulare.

Per far avvenire tutto ciò, c’è bisogno di comunicazione tra le cellule che può avvenire tramite:

• Segnali = il segnale non è altro che un ligando sul corrispondente recettore.

Il segnale può essere:

• Endocrino = se le cellule che si scambiano il segnale sono lontane (via sanguigna).
• Paracrino = se le cellule che si scambiano il segnale sono vicine.
• Autocrino = se il segnale è per la cellula segnalante.

Il ligando può essere di natura:

• Lipidica = si diffonde liberamente nella membrana plasmatica e arriva al recettore direttamente nel citoplasma o nucleoplasma.
• Aminoacidica / peptidica = unendosi a proteine di membrana, attivano la reazione all’interno.

Il recettore sviluppa una determinata azione per la quale è partito il segnale (es. enzima o apertura proteina canale).

• Adesione cellula-cellula o cellula-matrice extracellulare = la prima avviene attraverso le proteine transmembrana dell’una e dell’altra cellula (selectine, superfamiglia delle immunoglobuline, integrine e caderine), molte delle quali sono calcio e magnesio dipendenti. Esse possono essere uguali (omofilico) o diverse (eterofilico); la seconda avviene attraverso le proteine transmembrana e la matrice extracellulare attraverso le proteine della famiglia delle integrine, anche loro calcio e magnesio dipendenti.

L’adesione cellulare avviene in parti specifiche della membrana cellulare, chiamate giunzioni.

Esse si dividono in:

• Giunzioni occludenti = fondono il proprio foglio epiteliale e impedisce il passaggio di sostanze.
• Giunzioni ancoranti = connettono meccanicamente le cellule o la cellula alla matrice.
• Giunzioni comunicanti = mediano il passaggio di segnali chimici o elettrici.

Nella tabella sono riassunte le varie tipologie di giunzioni esistenti.

P.s. le differenze maggiori stanno nella funzione e nelle particolarità.

Tessuto epiteliale

Il tessuto epiteliale si può costituire in 2 forme:

• Estese lamine: costituiscono gli epiteli di rivestimento, sensoriali e differenziati.
• Tuboli solidi: costituiscono gli epiteli ghiandolari.

Composizione: tutte cellule strette e tutte uguali, matrice extracellulare assente o molto scarsa.

Epiteli di rivestimento

Rivestono la superficie corporea esterna e le superfici interne degli organi interni cavi. La loro funzione è la protezione contro i danni meccanici, fisici o biologici. Inoltre mantiene il bilancio idrico. Le lamine sono molto funzionali per rivestire.

Caratteristiche

• Non sono vascolarizzati (passaggio di sostanze dal connettivo)
• Fortemente innervati
• È sempre accompagnato da tessuto connettivo sul quale è appoggiata, i due sono separati da una membrana basale che serve per lo scambio metabolico.
• I filamenti intermedi sono formati da cheratina
• Le cellule possono essere:
• Pavimentose
• Cubiche
• Cilindriche

Tutte le tipologie di cellule sono asimmetriche.

Nella parte apicale delle cellule possiamo trovare microvilli, ciglia vibratili, stereociglia o crosta (vescica).

Nella parte basale della cellule troviamo il labirinto basale che dona collegamento e più interazione con la membrana basale/connettivo o le cellule nello strato inferiore. Le giunzioni che le caratterizzano sono molte, tra cui desmosomi per lo stress meccanico, ed emidesmosomi per l’attacco con la membrana basale.

Classificazione

Si dividono principalmente in 2 tipologie: semplice (composta da uno strato) e stratificato (composta da più strati). In base alla località dove si trovano possono avere specializzazioni apicali (microvilli ecc.) oppure possono essere accoppiate con cellule che producono muco. (cellule secernenti mucipare)

Epitelio pavimentoso stratificato (G)

Ne esistono due tipologie:

Epitelio pavimentoso stratificato non cheratinizzato = 3 strati di cellule -> basale: con molto labirinto basale e papille connettivali (per scambio metabolico con il connettivo) e 1 strato di cellule prismatiche; spinoso con 3 o + strati di cellule poliedriche; superficiali con 2 o + strati di cellule pavimentose.

Utilizzano molto le giunzioni desmosomi. Nella parte superficiale non c’è proliferazione di nuove cellule, mentre nella parte basale vi è una grande proliferazione di nuove cellule per mitosi.

Particolarità: questo tessuto deve avere sempre uno strato di film liquido, secreto da alcune ghiandole specifiche per umidità e protezione dell’epitelio stesso.

Questa tipologia di epitelio si trova nella bocca, nella faringe, nella vagina e nella superficie anteriore della cornea.

Epitelio pavimentoso stratificato cheratinizzato = l’epidermide.

Le cellule subiscono un processo di cheratinizzazione: produzione dei filamenti di cheratina, morte delle cellule e formazione di lamelle cornee desquamanti. La funzione principale è la protezione dell’organismo da azioni fisiche, chimiche, meccaniche; patogeni e dalla disidratazione.

La differenza con l’altra tipologia è la cheratinizzazione delle cellule superficiali e la loro morte. Questo processo avviene dallo strato basale fino alla superficie = citomorfosi cornea (durata di 30 giorni in condizioni normali).

Stratificazione

• Strato basale = composto da cellule cubiche o cilindriche che poggiano sulla membrana basale che lo divide dal derma. Esso è il primo strato dell’epidermide. Presenta un nucleo ovale, molti ribosomi e pochi altri organuli. Le cellule in questo strato raccolgono molta melanina e sono molto proliferanti (una cellula sostituisce la madre, una va negli altri strati).
• Strato spinoso = composto da cellule poliedriche disposte in 6/7 strati. La particolarità di questo strato è la formazione delle “spine”, ovvero tonofibrille che si collegano tra loro per darsi più sostegno. Le cellule di questo strato rilasciano cheratinosomi -> lisosomi con molecole lipidiche che vengono rilasciate nello spazio extracellulare per fungere da strato impermeabile all’acqua.
• Strato granulare = composto da cellule poliedriche appiattite, formano 2/6 strati di cellule. I risultati dell’apoptosi si iniziano a vedere. Il granuloso deriva da granuli densi composti da cheratolanina che raggruppa la cheratina in macrofibrille.
• Strato lucido = è l’