Istologia (modulo di Citologia e Istologia)

Istologia: studio delle strutture microscopiche dei tessuti e degli organi

Le cellule, pur avendo tutte le stesse caratteristiche generali, variano da un tessuto all'altro per morfologia e funzione svolta.

Tessuti

I tessuti sono suddivisi in:

• Tessuto epiteliale: riveste superfici e cavità corporee e forma ghiandole.
• Tessuto connettivo: sostiene dal punto di vista funzionale e strutturale (connettivo propriamente detto, cartilagineo, osseo, sangue).
• Tessuto muscolare: costituito da cellule contrattili e responsabile del movimento.
• Tessuto nervoso: riceve, trasmette e integra le informazioni provenienti dall'interno e dall'esterno del corpo.

Ovviamente le cellule di un individuo sono diverse da quelle di un altro individuo avendo un patrimonio genetico diverso, ma com'è possibile che le cellule dei tessuti di uno stesso individuo siano così diverse pur avendo lo stesso patrimonio genetico (ovvero il patrimonio genetico dello zigote)?

Differenziamento genetico

Stesso patrimonio genetico ma regolazione genica diversa. Ogni cellula esprimerà un proteoma (proteine) diverso.

Processi di sviluppo

• Nelle vie uterine: fecondazione, segmentazione. L’ovocita fecondato subisce una serie di divisioni mitotiche.
• Blastocele: parte delle cellule si spostano verso un polo, lasciando una cavità libera detta massa cellulare interna. Le cellule interne costituiscono il trofoblasto, le cellule tutte intorno costituiscono il blastocisti.
• La blastocisti è la forma embrionale che si impianta nell’utero.

Gastrulazione, istogenesi e organogenesi

Le cellule cominciano a differenziarsi per formare i tessuti e, contemporaneamente, questi si organizzano per formare gli organi. La blastula formatasi si impianta nell’utero. Dopo qualche giorno, le cellule della massa cellulare interna si staccano dal trofoblasto (collegato all'utero) e si organizzano in due strati. Uno strato si dispone verso il blastocele, l’altro strato si dispone verso una cavità appena formatasi, detta cavità amniotica.

Successivamente, alcune cellule dello strato superiore iniziano a migrare verso uno spazio intermedio ai due strati appena formatosi. Questo processo (gastrulazione) porta alla formazione dei foglietti embrionali: ectoderma, mesoderma, endoderma. Da ognuno di essi si formeranno specifici tessuti.

Autoptosi e cellule staminali

Un individuo non è costituito sempre dalle stesse cellule, ma le cellule dei tessuti che lo compongono, all’occorrenza, dopo essere indotte a morte programmata (autoptosi) ed eliminate, sono sostituite dalle cellule staminali, in modo da evitare scompensi e mantenere l’equilibrio omeostatico.

Le cellule staminali sono:

• Cellule non specializzate (non terminalmente differenziate).
• Capaci di proliferare, auto-rinnovarsi indefinitamente (self renewal).
• Capaci di generare molti tipi cellulari diversi.
• Sono le uniche cellule capaci di compiere divisioni asimmetriche, consentendo così di mantenere il pool delle cellule staminali.

Potenzialità delle cellule staminali

La potenzialità delle cellule staminali è la misura di quanti tipi di cellule specializzate una cellula staminale può generare. In base alla potenzialità, esse possono essere classificate in:

• Totipotenti: possono generare qualunque tipo cellulare, quindi un individuo completo, compresi gli annessi embrionali (solo le cellule zigote e i blastomeri delle prime tre divisioni).
• Pluripotenti: possono generare qualunque tipo cellulare, quindi un individuo completo, esclusi gli annessi embrionali (le cellule staminali embrionali della massa cellulare interna della blastocisti).
• Multipotenti: possono differenziare in tanti tipi cellulari correlati fra loro (le cellule ematopoietiche o staminali del sangue, le cellule staminali neurali). Non possono originare un intero individuo.
• Oligopotenti: possono differenziare pochi tipi cellulari correlati fra loro.
• Unipotenti: possono differenziare in un unico tipo cellulare (cellule staminali dell’intestino, della pelle).

Nel corso dello sviluppo dell’organismo si riduce la capacità staminale delle cellule e il numero delle cellule staminali, ma ogni tessuto ha la propria riserva di cellule staminali.

La ricerca attualmente tenta di trattare le cellule differenziate in modo da riportare l’attivazione genica a quella delle cellule staminali totipotenti. Ciò che ne è risultato sino ad oggi sono una sorta di cellule induced Pluripotent Stem Cells (iPSCs) pluripotenti dette. In genere queste sono generate a partire da fibroblasti, seppure sia possibile farlo a partire da qualsiasi altra cellula. Inoltre, questo genere di ricerche è preferibilmente attuato su cellule adulte piuttosto che cellule embrionali per motivi prettamente etici.

Lezione 2 del 12 marzo: Tessuto epiteliale

Formato da cellule strettamente unite tra loro (caratterizzato dunque da poco materiale intercellulare). Non vascolarizzato, per questo il nutrimento proviene per diffusione dai capillari del tessuto connettivo sottostante.

Poggia sempre su un tessuto connettivo, tra epitelio e connettivo c’è una membrana basale.

Può essere classificato in:

• Epitelio di rivestimento (funzione protettiva).
• Epitelio ghiandolare (funzione di secrezione).
• Epitelio sensoriale (funzione sensoriale).

Epitelio di rivestimento

Possono essere classificati in base alla morfologia delle cellule e al numero di strati cellulari.

In base alla morfologia delle cellule possiamo distinguere tre tipi cellulari:

• Cellule pavimentose o squamose.
• Cellule cubiche o isoprismatiche.
• Cellule cilindriche o basiprismatiche o colonnari.

In base al numero di strati cellulari possiamo distinguere due tipi di epiteli:

• Monostratificato o semplice.
• Pluristratificato o composto (questo viene classificato solo in base alle cellule più esterne).

Complessivamente distinguiamo un epitelio in:

• Pavimentoso (squamoso semplice o stratificato).
• Cubico (semplice o stratificato, non molto rappresentato nel corpo umano).
• Cilindrico (colonnare semplice o stratificato, non molto rappresentato nel corpo umano).
• Pseudostratificato (semplice).
• Urotelio (epitelio di transizione, stratificato).

Le cellule epiteliali hanno un'elevata polarità (morfo-funzionale), ovvero, presentano caratteristiche differenti a seconda della regione della cellula. Possiamo distinguere tre regioni: apicale (rivolta verso l’esterno), basale (poggiante sulla membrana basale), laterale (rivolta verso le altre cellule).

Epitelio di rivestimento pavimentoso semplice

Questo genere di epitelio, per esempio, lo ritroviamo:

• Nella superficie respiratoria degli alveoli polmonari.
• Nella capsula di Bowman a livello dei reni.
• Nelle cavità corporee che non comunicano con l’esterno come la pleura, il pericardio, il peritoneo (in questo caso l’epitelio è detto mesotelio).
• Nel rivestimento interno di cuore e vasi sanguigni (in questo caso l’epitelio è detto endotelio).

Queste cellule sono dette pneumociti. Bronchiolo respiratorio prosegue in un dotto alveolare che comunica con gli alveoli polmonari. L’acino polmonare è la parte terminale di un bronchiolo respiratorio; esso è l’unità fondamentale del parenchima polmonare.

Gli alveoli polmonari sono delimitati da un epitelio pavimentoso semplice. Tra gli pneumociti di tipo 1 (cellule piatte) vi sono anche delle altre cellule cubiche dette pneumociti di tipo 2 o cellule settali, in quanto si trovano tra i setti che separano un alveolo dall’altro (responsabile della polmonite). Queste ultime cellule hanno dei microvilli che producono surfattante. Queste cellule presentano una polarità nonostante siano schiacciate, poggianti sul tessuto connettivo mediante la membrana basale. Tra gli alveoli sono presenti anche capillari, costituiti da un epitelio semplice pavimentoso. Gli alveoli comunicano tra loro mediante dei pori attraverso cui, inoltre, può passare l’aria.

La capsula di Bowman è una parte del rene invaginata a forma di calice che accoglie i capillari glomerulari del glomerulo renale. Esso, insieme al tubo renale (costituito da un epitelio cubico semplice), costituisce l’unità funzionale del rene, ovvero il nefron.

Colorazione istologica

In questo epitelio (capsula di Bowman) è stata utilizzata una colorazione tricromica di azan-Mallory, costituita da:

• Azocarminio (basico).
• Miscela di Mallory, costituita da blu di anilina, orange G e acido ossalico (acido).

In questa variante, l’azocarminio colora le strutture acide (nuclei) di rosso-porpora molto acceso, invece le strutture basiche (fibre collagene, tessuto osseo, muco) reagiscono con il blu di anilina o il violetto arancio. Il citoplasma, in generale, sarà arancione pallido. Con questa colorazione otteniamo una netta separazione tintoriale tra il tessuto muscolare e quello connettivo.

Un altro tipo di colorazione istologica è quella Ematossilina/Eosina: l’ematossilina è basica e colora i composti acidi (nucleo) in blu-viola, mentre l’eosina è acida e colora i composti basici (citosol) di rosa.

Nei vasi sanguigni, costituiti da un epitelio pavimentoso semplice, la superficie basale è quella rivolta verso l’esterno (ricoperta da una lamina basale e alcune cellule del tessuto connettivo, come i periciti), mentre quella apicale, detta anche superficie libera, è rivolta verso il lume.

Tipi di capillari

Possiamo distinguere due tipi di capillari:

• Capillari continui: in cui le cellule endoteliali presentano connessioni accludenti (a livello dell’encefalo vi è la cosiddetta “barriera ematoencefalica”, che non permette il passaggio di macromolecole tra il sangue e il tessuto irrorato sebbene comunque avvengano scambi mediante pinocitosi).
• Capillari fenestrati: in cui sono presenti dei pori tra una cellula endoteliale e l’altra.

Epitelio di rivestimento cubico semplice

Questo genere di epitelio in cui il nucleo delle cellule è sempre in posizione centrale, per esempio, lo ritroviamo:

• Dotti escretori di varie ghiandole.
• Follicoli tiroidei.
• Dotti collettori del rene.

Epitelio di rivestimento cilindrico semplice

Questo genere di epitelio, in cui il nucleo delle cellule è in posizione basale, presenta spesso delle specializzazioni della superficie apicale delle cellule (microvilli o ciglia). Esso, per esempio, lo ritroviamo a rivestire la superficie interna di:

• Tubo digerente (stomaco, intestino (microvilli)).
• Tube uterine e utero (ciliato).
• Piccoli bronchi (ciliato).

Nelle tube uterine le ciglia hanno dei movimenti attivi, che servono per favorire il movimento dell’oocita fecondato sino all’utero.

Parete intestinale e villi intestinali

La parete intestinale è ripiegata in pliche, ognuna delle quali presenta delle estroflessioni, ovvero i villi intestinali, che servono ad aumentare la superficie assorbente. Essa è costituita da una tonaca mucosa (parte più interna), rappresentata da un epitelio cilindrico semplice e da un primo strato sottile di tessuto connettivo detto lamina propria, successivamente vi è un altro strato più spesso di tessuto connettivo detto tonaca sottomucosa, ulteriormente sotto vi è la tonaca muscolare costituita da due strati in cui l’orientamento delle fibre è diverso (circolare e longitudinale), e infine vi è la tonaca sierosa rivestita da un epitelio pavimentoso semplice detto mesotelio. Le introflessioni tra un villo e l’altro prendono il nome di cripte di Lieberkhun.

Nell’epitelio cilindrico semplice che riveste i villi intestinali ogni cellula, che prende il nome di enterocita, presenta nella porzione apicale i microvilli (estroflessioni digitiformi della membrana plasmatica), che nel loro insieme costituiscono l’orletto a spazzola.

Spesso tra gli enterociti sono presenti:

• Le cellule caliciformi mucipare (uniche ghiandole unicellulari), più chiare poiché non trattengono il colore, che producono muco.
• Le cellule di Paneth (alla base delle cripte di Lieberkhun) che producono lisozima (sostanza antibatterica).
• Le cellule staminali unipotenti (alla base delle cripte di Lieberkhun).

Mentre le cellule di Paneth rimangono alla base delle cripte di Lieberkhun, gli enterociti e le cellule caliciformi mucipare si spostano verso l’alto attraverso stadi intermedi di differenziamento, e quando giungono all’apice si distaccano e vengono eliminate per usura.

Nelle regioni del colon non vi sono villi intestinali, ma solo estroflessioni, ovvero cripte di Lieberkhun.

I piccoli bronchi terziari sono caratterizzati da un epitelio cilindrico semplice ciliato con poche cellule mucipare (il cui muco, successivamente espulso mediante le ciglia, ingloba batteri), i bronchioli da un epitelio cubico semplice ciliato senza cellule mucipare, e infine i bronchioli terminali e i bronchioli respiratori da un epitelio cubico semplice non ciliato.

Epitelio di rivestimento pseudostratificato semplice

In questo genere di epitelio possiamo distinguere:

• Cellule basse, in contatto solo con la lamina basale.
• Cellule alte, in contatto sia con la lamina basale che con il lume.

Esso, per esempio, lo ritroviamo a rivestire la superficie interna di:

• Cavità nasali e seni paranasali (ciliato e con cellule mucipare).
• Trachea (ciliato e con cellule mucipare).
• Bronchi (ciliato e con cellule mucipare).
• Epididimo (stereociglia sulle cellule a pennacchio).

Epitelio di rivestimento pavimentoso composto

Il nome degli epiteli composti dipende dallo strato apicale libero che non poggia sulla membrana basale, a differenza dello strato basale che al contrario poggia sulla membrana basale. In questo caso l’epitelio composto è pavimentoso, e viene classificato in:

• Cheratinizzato o corneificato, in cui la regione apicale pavimentosa è caratterizzata da cellule morte intrise di cheratina (cute e pelle).
• Non cheratinizzato, non corneificato o molle (cavità orale e lingua, esofago, cornea, vagina).

La pelle è costituita dall’epidermide, un tessuto epiteliale pluristratificato le cui cellule sono dette cheratinociti, e dal derma, che si introflette nell’epidermide formando le papille dermiche. L’epidermide a sua volta è costituita da vari strati:

• Strato corneo: costituito da cellule morte cheratinizzate (la cheratina è un filamento intermedio importante per mantenere la struttura della cellula).
• Strato granuloso: costituito da granuli basofili di sostanze lipidiche detti cheratinosomi (importante contro la disidratazione); granuli di cheratoialina e filaggrina (una proteina che lega trasversalmente i filamenti di cheratina).
• Strato spinoso di Malpighi: costituito da cellule caratterizzate dalla produzione di una proteina detta involucrina, da prolungamenti che le interconnettono, e da una forte resistenza alla trazione; granuli di melanina detti melanosomi; sparse cellule di Langerhans (macrofagi) aventi funzione protettiva.
• Strato germinativo o basale: costituito da cellule staminali unipotenti; cellule con estroflessioni che producono melanina (funzione protettiva) riversandola alle cellule dello strato spinoso, dette melanociti; cellule sensoriali dette cellule di Merkel.

Quando lo strato corneo è molto spesso è presente un altro strato detto strato lucido, che produce eleidina derivata dalla cheratoialina.

Epitelio di rivestimento di transizione composto

Questo genere di epitelio è costituito da diversi strati di cellule: cellule basali cubiche, cellule intermedie clavate, cellule apicali cupuliformi (spesso binucleate e disposte orizzontalmente rispetto alle cellule sottostanti). Questo epitelio è detto di transizione proprio perché cambia aspetto in base al grado di distensione dell’organo (per esempio la vescica). Dunque esso è in grado di passare da uno stadio in cui le cellule sono più allungate a uno stadio in cui sono più schiacciate (fase di distensione). Le cellule cupuliformi riescono a passare da uno stadio all’altro poiché ci sono delle vescicole a ridosso della membrana plasmatica, che si fondono alla membrana plasmatica quando l’epitelio si deve distendere.

L’epitelio di superficie ed il sottostante connettivo in alcuni casi hanno un nome specifico:

• Membrana mucosa: riveste le cavità connesse con l’esterno del corpo (canale alimentare, tratto respiratorio, tratto urogenitale), è costituito dal tessuto epiteliale e il tessuto connettivo sottostante, denominato lamina propria.
• Membrana sierosa: riveste la cavità peritoneale, pleurica e pericardica, è costituita dal mesotelio e dal tessuto connettivo sottostante.

Le cellule epiteliali hanno una ben definita polarità morfo-funzionale, mantenuta dal citoscheletro, costituito da microfilamenti di actina, microtubuli e filamenti intermedi. Il filamento intermedio più diffuso è la cheratina, proteina filamentosa che si assembla a formare dimeri, che a due a due si assemblano testa-coda costituendo tetrameri. I tetrameri si associano in sequenza per formare dei protofilamenti, che si associano parallelamente per formare i filamenti intermedi.

Specializzazioni della superficie apicale delle cellule epiteliali

I microvilli sono。