Istologia - fondamenti

Istologia: lezione 1

Di che cosa si occupa l'istologia e l'embriologia?

L'embriologia studia l'organizzazione dei tessuti nelle prime fasi di sviluppo di un organismo umano, ovvero durante la vita embrionale. L'istologia invece si occupa sempre di tessuti ma di quelli dell'organismo sviluppato. Noi tutti siamo fatti di atomi, che si organizzano in molecole, le quali vanno a formare le cellule, più cellule formano un tessuto, più tessuti formano un organo, più organi un apparato ed infine più apparati un organismo (scala increscendo). Di molecole e di atomi si occupa la chimica e la biochimica. Della cellula si occupa la citologia e la biologia cellulare. Degli organi e dell'apparato si occupa l'anatomia. Quindi l'istologia studia i tessuti andandoli a guardare. Studiare i tessuti morfologicamente (studio della forma).

Che cos'è un tessuto?

Il tessuto è un insieme di cellule che vivono in un contesto composto da edifici che formano la matrice extracellulare. Il tessuto quindi è formato da cellule e matrice extracellulare (ECM) in cui la cellula si immerge, sostanzialmente le cellule sono gli abitanti e la matrice è l'edificio. L'ECM è una struttura formata da macromolecole più o meno organizzate fra loro, che costituiscono una specie di impalcatura. A sua volta l'ECM è impregnata di un fluido, un liquido extracellulare che bagna tutte le cellule, serve per esempio per disciogliere gas oppure diffonde (disperdersi in una soluzione acquosa in modo da raggiungere più possibile una concentrazione uniforme nell'ambito di quel contenitore, in questo caso della cellula o della matrice extracellulare). Non bisogna mai pensare al tessuto come un insieme di cellule ma esso è composto anche dalla matrice extracellulare.

Di che cosa sono fatte le macromolecole che ci interessano?

Sono fatte da atomi legati fra loro in modo tale da avere una dimensione notevolmente più grande rispetto alle molecole, sono dei polimeri (molecole fatte dall'unione di più componenti chiamati monomeri).

Un tessuto è diverso da un altro su quale base, su quale fine?

Perché il tessuto osseo è diverso da quello del sangue? Uno è solido e durissimo l'altro invece è liquido? I tessuti sono diversi perché tutti hanno una specifica funzione, e in base a quella essi assumeranno strutture e forme diverse. Sono formati da cellule diverse con un ECM diversa che però non viene deciso a caso ma viene classificato in rapporto alla funzione che svolge. I tessuti vanno studiati sia con la struttura che con la funzione.

Che funzioni ha la cellula, che cosa è?

La cellula è l'unità fondamentale degli esseri viventi, la più piccola parte degli esseri viventi che contiene le informazioni e le caratteristiche fondamentali degli esseri viventi. È in grado di riprodursi (dividersi e far nascere due cellule figlie), di muoversi con i movimenti del citoplasma mediati da un'impalcatura interna chiamata citoscheletro, è capace di rispondere a stimoli ma anche molto altro. Le cellule però sono delle formazioni che sono invisibili ad occhio nudo, una cellula vegetale sta intorno ai 100 micron di dimensione. Nei batteri l'ordine di grandezza è il micron. Virus, organelli hanno dimensioni ancora più piccoli. Il microscopio ottico ci permette di vedere cellule animali, vegetali e batteri ma non ci permette di vedere al loro interno. Questo però viene permesso dal microscopio elettronico.

I batteri?

Sono delle cellule importantissime per la vita umana, ogni batterio è una cellula dove non ci sono organelli, non c'è nucleo, ma il materiale genetico è molto semplificato, esso viene contenuto in piccoli organuli cellulari chiamati plasmidi. I batteri sono importanti, nel nostro corpo sono presenti in elevata quantità e sono fondamentali perché vivono nel nostro apparato digerente, facilitano molte attività come l'assorbimento e ci proteggono. L'insieme dei batteri contenuti nel nostro corpo costituisce il microbioma (ambiente/ecosistema con cui noi abbiamo un rapporto di simbiosi, noi lo ospitiamo, gli forniamo nutrimento e loro ci forniscono componenti essenziali senza cui non potremmo produrre).

Lezione 2

Che cosa sono i tessuti e come vengono studiati?

Per quanto riguarda i tessuti sono costituiti da cellule e matrice extracellulare, le cellule sono quegli elementi che costituiscono la più piccola porzione della materia che è in grado di svolgere grossomodo le stesse funzioni di un organismo anche complesso. Per quanto riguarda la matrice extracellulare, è costituita da macromolecole, che sono molecole grandi più o meno organizzate tra le quali scorre il liquido extracellulare. Fluido che contiene, disciolto, materiale nutritizio così come materiale di rifiuto (prodotti dalle cellule stesse), le macromolecole biologiche sono delle strutture grandi, sono delle molecole “grandi” (visibili solo con apparecchiature complesse come il microscopio elettronico). Le macromolecole più importanti sono di 4 categorie:

• Carboidrati o glucidi (polisaccaridi complessi);
• Lipidi;
• Proteine;
• Acidi nucleici;

La matrice cellulare è costituita per lo più da proteine e molecole che con le proteine sono imparentate, anche se sono più complicati (i protoglicani), possiamo definirli come dei derivati.

Protoglicani = molecole che possiedono una catena proteica centrale con attaccati una serie di catene di carboidrati.

Come sono fatte le cellule?

Le cellule sono diverse nei vari tessuti ma anche nel tessuto stesso, perché hanno diverse funzioni da svolgere, anche nell'ambito dello stesso tessuto. Le popolazioni cellulari in base alla classificazione di Giulio Bizzozero (studioso italiano che ha gettato le basi per l'istologia moderna e per la patologia medica) vennero suddivise in 3 categorie:

• Cellule perenni: non si dividono nel tessuto ormai sviluppato;
• Cellule stabili: normalmente non si dividono ma possono farlo in seguito a stimoli particolari (es: cellule epatiche, fibroblasti);
• Cellule labili: si dividono continuamente.

I tessuti che studieremo appartengono a quattro grandi categorie:

• Tessuti connettivi;
• Tessuti epiteliali;
• Tessuti muscolari;
• Tessuto nervoso.

I tessuti epiteliali o epiteli

Sono tessuti che si trovano soprattutto ai confini del corpo. Hanno funzione di protezione, molto importante. Pensiamo per esempio all'epidermide (pelle), è un tessuto che protegge, sotto tale tessuto ci sono le ghiandole e i vasi sanguigni che vanno a formare un organo che è uno tra i più complessi del corpo esso viene denominato cute. Il tessuto più esposto è proprio l'epiteliale. Lui svolge funzione di protezione ma risponde anche ad un problema biologico, ovvero quello di rispondere a stimoli biologici potenzialmente dannosi. Gli epiteli però li troviamo anche in altre sedi che sono apparentemente nascoste ma che comunicano con l'esterno, per esempio l'apparato digerente possiamo pensarlo come esposto al mondo esterno, lui ha un'entrata la bocca e un'uscita con l'intestino e il canale anale. Anche esso quindi è soggetto ad un pericolo, infatti l'intero apparato viene rivestito interamente dal tessuto epiteliale. Esso in questo caso non svolge solo la funzione di protezione ma anche la funzione di assorbimento, ovvero permettere l'entrata di sostanze utili all'organismo. Per lo stesso motivo anche l'intero apparato respiratorio è “tappezzato” dal tessuto epiteliale, ma permette anche gli scambi gassosi (entrata ossigeno e uscita anidride carbonica). Gli epiteli costituiscono anche la parte di secrezione delle ghiandole (funzione secretoria). Hanno comunque la funzione chiave di proteggere il nostro organismo.

Come è fatto il tessuto epiteliale?

Gli epiteli sono composti da numerose cellule ma difettano di ECM, l'aspetto fondamentale per distinguere tale tessuti è per l'appunto la quantità di ECM. In questi tessuti la matrice extracellulare scarseggia perché essa rappresenta la parte più debole del tessuto, quindi essi hanno cellule a stretto contatto tra loro, esse sono coese grazie a molecole di adesione cellulare e a giunzioni intercellulari (grazie a loro si legano in modo stretto). Queste cellule si dispongono in uno o più strati formando una barriera con proprietà specifiche. Il tessuto epiteliale, inoltre, ha sempre una superficie libera esposta verso l'esterno o verso una cavità o un condotto.

Il tessuto epiteliale risolve il problema della protezione, ma ne pone un altro. Le cellule epiteliali sono molto vicine tra loro, e ciò impedisce la vascolarizzazione (servono ai tessuti per portare sostanza nutritive, sali minerali ecc, e a portarne via le parti di scarto come l'anidride carbonica), i vasi sanguigni non entra a causa della sua dimensione.

Come fanno le cellule dell'epitelio a vivere?

Vivono grazie ad un altro tessuto che lo accompagna nella maggior parte dei casi ovvero il tessuto connettivo, esso si trova al di sotto di quello epiteliale. Tra i due tessuti c'è una struttura denominata lamina basale (strato formato da glicoproteine e proteoglicani e serve per separarli), che è una barriera che permette selettivamente il passaggio di sostanze, ioni e molecole.

Esiste una divisione dei tessuti epiteliali?

Il tessuto epiteliale può essere diviso in:

• Epiteli di rivestimento che servono per fornire protezione ma non solo, rivestono le superfici esterne del corpo oppure gli organi che sono a contatto con l'esterno;
• Epitelio ghiandolare con funzione di secrezione;
• Epitelio sensoriale ricevono stimoli dall'esterno e hanno come funzione quella di ricezione di stimoli dolorifici, tattili, pressori ecc...

Gli epiteli di rivestimento: formano delle lamine di tessuto che rivestono la superficie del corpo o delle cavità corporee e hanno la caratteristica di essere privi di vasi sanguigni. Svolgono come funzione principale quella di protezione e sono una barriera tra i tessuti dell'organismo e l'ambiente esterno. Ma possono anche essere delle cavità che non comunicano con le cavità esterne e qui svolge funzioni di protezione e permette lo scivolamento della superficie. Possono classificare questi epiteli in base agli strati di cellule, se l'epitelio possiede un solo strato viene definito semplice o monostratificato, se invece ne possiede due o più viene definito composto o pluristratificato. Essendo che la funzione principale è quella di protezione e scambio gli epiteli che hanno uno strato spesso hanno funzione di protezione, mentre quelli con uno strato sottile hanno funzione di scambio. Inoltre possiamo anche distinguerli in base alla forma delle cellule, esse possono avere tre formule generiche: piatte, cubiche o isoprismatiche e cilindriche o batiprismatiche.

Descrizione esempi tessuti epiteliali:

Epitelio con lamina basale (nella figura è la parte arancione), sotto di essa c'è il tessuto connettivo (non rappresentato nell'immagine), e sopra ci sono le cellule in un unico stato. L'epitelio rappresentato è quindi monostratificato e semplice, tutte le cellule poggiano sulla lamina basale e hanno una superficie libera che vede sull'esterno. Tutte le cellule si toccano lateralmente l'un l'altra e inoltre possiedono una superficie libera che guarda verso l'esterno (superficie apicale). La parte delle cellule che tocca la lamina basale viene chiamata superficie basale. La superficie che si toccano le diverse cellule viene chiamata superficiela superficie basale e la superficie laterale sono munite di giunzioni (punti o linee di saldatura che consentono alle cellule di aderire tra di loro alla lamine basale a livello della superficie basale e nelle parenti laterali a livello della superficie laterale.

Tessuto pavimentoso/squamoso: è un epitelio perché le cellule sono strettamente connesse, inoltre c'è una superficie libera e possiede una lamina basale. È un epitelio composto e pluristilistico che appartiene ad una zona del corpo che garantisce la protezione. Non tutte hanno una superficie libera che guarda verso l'esterno, ma la possiedono solo quelle dello strato più esterno. La lamina basale viene toccata solo dal primo strato di cellule. Tutte le altre cellule non possiedono una superficie laterale, basale e apicale. Anche la forma della cellula cambia, man mano che si sale dalla lamina basale alla strato apicale la forma tende ad appiattirsi. Tutte le cellule hanno giunzioni che le tengono unite tra di loro.

Lezione 3

Il tessuto pseudostratificato

Ha uno strato di cellule cilindriche con una superficie libera e tutte hanno una superficie basale (toccano la lamina basale) a differenza del cilindrico monostratificato è che quello pseudo è formato da cellule con diversa altezze quindi non possiedono una superficie apicale e i nuclei sono presenti a diverse altezze. Se guardiamo una sezione di questo tessuto troveremo delle cellule con nuclei a diversa altezza, e potremmo essere ingannati perché potremmo pensare che possiedano due strati in realtà ce n'è uno solo non è pluristratificato.

Alcuni esempi di diversi epiteli:

Epiteli pavimentoso: epitelio pseudostratificato, semplice che poggia sulla lamina basale con tutte le cellule. Potrebbe appartenere alla parete dell'intestino, quindi avrà una funzione di assorbimento. I nuclei sono appiattiti con una superficie esterna che guarda verso la cavità peritoneale. C'è una cavità basale che guarda verso il tessuto connettivo.

Tonaca o membrana sierosa = insieme tra epitelio pavimentoso, lamina basale e tessuto connettivo. Questa tonaca riveste il tubo digerente, l'esterno dei polmoni e le due cavità pleuriche, la superficie esterna del cuore e la cavità cardiaca.

Epiteli pavimentoso: monostratificato, piatto, è una tonaca sierosa (non fetta ma parte molto appiattita) i confini molto frastagliati sono le diverse cellule. Non si vede il nucleo perché il vetrino è considerato dall'alto non è una sezione. I bordi sono frastagliati per garantire l'adesione cellula-cellula. I bordi sono le superfici laterali dove risiedono le giunzioni.

Epitelio della cavità pleurica: un polmone è una sorta di spugna dove può entrare l'ossigeno ed entra attraverso uno strato di cellule piatte, attraversa il connettivo e va ad ossigenare il sangue. L'epitelio che tappezza gli alveoli deve svolgere lo scambio che comprende quello del gas per questo è monostratificato e semplice. La superficie esterna del polmone è rivestita da un epitelio pavimentoso. È un capillare sanguigno sezionato trasversalmente visto al microscopio elettronico. Ha una forma a cilindro sottile. È fatto da cellule e matrice extracellulare. La cavità del capillare è dove scorre il sangue. È munito di solo lamina basale, l'epitelio è pavimentoso, monostratificato ripiegato a formare il cilindro (è un tubo circa).

Epitelio pavimentoso: vaso sanguigno tagliato longitudinalmente. Il cilindretto tagliato per la sua lunghezza. Parete fatta con cellule piatte. Epitelio di una struttura tubulare. Si tratta di un dotto escretore di variabola. Al centro c'è una cavità e le cellule che la delimitano hanno forma cubiche. È un epitelio semplice monostratificato.

Epitelio cilindrico

Il piccolo ingrandimento in basso a sinistra è un ingrandimento dell'intestino, del tubo digerente. All'interno c'è il lume, la cavità e lì ci passa il materiale che viene assorbito dall'intestino. È la tonaca sierosa formata dal epitelio piatto e monostratificato. Costituisce la superficie esterna assorbente. La superficie non è liscia ma ha delle proiezioni a forma di dita che sporgono all'esterno (villi intestinali servono per aumentare la superficie di assorbimento).

Tessuto epiteliale monostratificato Enterociti: In questo disegno vengono rappresentate delle cellule cilindriche che tappezzano il tessuto dell'intestino che si chiamano enterociti, essi hanno una superficie apicale con dei prolungamenti, sono i microvilli, è una piega della mucosa o tonaca mucosa (insieme di più tessuti). I microvilli sono poco distinguibili e servono per aumentare la superficie di assorbimento. La superficie laterale è fatta da creste e valli, che sono degli incastri che aumentano la superficie di contatto per aumentare l'adesione cellula-cellula. Dentro gli enterociti c'è un nucleo e degli organelli che si dispongono in modo asimmetrico (polarità morfo-funzionale). Ogni organello ha una propria e specifica regione, sempre in base alle funzioni che devono svolgere. Nelle cellule epiteliali si ha delle regioni ben distinte: la zona apicale e la zona baso-laterale.

Specializzazione della membrana baso-laterale

Quelle strutture che noi troviamo in maniera distinta, non omogenea a livello della membrana plasmatica, sono quindi sistemi associati ad una determinata funzione.

Giunzione intercellulare

Sono delle specializzazioni, delle strutture che permettono alle cellule di aderire lateralmente tra loro. Nel disegno si vedono delle linee ed esse rappresentano i diversi punti, zone o linee di giunzione tra cellule adiacenti:

• La linea rossa superiore, negli epiteli cilindrici, si parla di zonula occludens o zona occidentale
• La linea gialla più inferiore viene detta zonula adhaerens o aderente;
• I dischetti blu sono i desmosomi;
• I dischi verdi che sono le giunzioni gap.

In queste zone le membrane di cellule adiacenti sono strettamente legate tra loro. Negli epiteli le cellule hanno una distanza minima, circa 20 nm, mentre l'ECM è quasi assente. Inoltre sono presenti anche delle proteine di membrana, ossia proteine nella membrana, più fosfolipidi che sporgono. Quando la distanza tra le due cellule è nulla, è zero allora si avrà una zona occidentale che chiude lo spazio.