Istologia

ISTOLOGIA

LEZIONE 14/10/2024

Un tessuto è un insieme di cellule che generalmente sono specializzate a svolgere una

determinata funzione, ma queste cellule in realtà non sono l’unica componente di un tessuto

in quanto occorre individuare anche un’altra componente, la matrice intercellulare o

extracellulare. Per molto tempo, da quando si è iniziato a studiare i tessuti, si è pensato che

ciò che caratterizzasse il tessuto fossero esclusivamente le cellule; nella concezione

moderna, invece, di tessuto, cellule e matrice extracellulare sono egualmente importanti,

tant’è vero che la matrice extracellulare non solo è il prodotto di secrezione della cellula

stessa, ma influenza anche le attività della cellula. Quindi, in realtà, rappresentano un

continuum funzionale e fisiologico, dove la cellula influenza le caratteristiche della matrice

extracellulare e la matrice a sua volta trasporta, stimola, dà degli input al funzionamento delle

cellule stesse. Le matrici extracellulari possono essere delle strutture anche molto

complesse, ad esempio la membrana basale, che è possibile immaginare come un

pavimento sul quale le cellule appoggeranno.

Dopo la cellula, i tessuti rappresentano il secondo livello di gerarchico del corpo umano, e

nonostante gli organi siano estremamente complessi e svolgano funzioni altrettanto

complesse, sono presenti solo 4 grandi famiglie di tessuti (istotipi). Gli istotipi presentano

caratteristiche morfologiche e funzionali molto simili tra di loro e si originano per

diJerenziamento dai tre foglietti embrionali.

LO SVILUPPO EMBRIONALE L’immagine rappresenta il percorso che

porta alla formazione delle matrici cellulari

da cui originano i diversi tessuti.

Al momento della fecondazione si forma

uno zigote, ossia una cellula con un

normale numero di cromosomi.

Immediatamente esso entra in un percorso

costituito da numerose divisioni mitotiche.

Quindi, da una cellula “madre” continuano

a formarsi cellule figlie nello stesso volume

spaziale dello zigote: processo questo

denominato segmentazione. Importante

nella definizione istologica è il sesto giorno

quando, in seguito alle numerose mitosi, si ha la formazione di una struttura simile ad una

sfera cava che prende il nome di blastocisti. Essa è costituita esternamente da un insieme di

cellule che crea un tessuto chiamato trofoblasto, il quale, in seguito ai processi di sviluppo,

andrà ad impiantarsi nell’endometrio e a costituire la placenta. Le cellule della massa

interna (Inner Cell Mass), invece, si diJerenziano nei tre foglietti embrionali da cui

origineranno tutti i tipi cellulari che comporranno il corpo del feto. I foglietti germinativi sono

tre strati: il più esterno prende il nome di ectoderma, quello intermedio mesoderma e quello

più interno endoderma.

Il processo che porta alla formazione dei diversi istotipi da queste matrici cellulari si chiama

diHerenziamento cellulare o istogenesi. Tutte le diJerenti cellule di un organismo derivano

dallo zigote e condividono lo stesso patrimonio genetico o genoma. La diversità fenotipica e

funzionale tra i diversi tipi di cellule è quindi riconducibile all’espressione diJerenziale di una

parte del genoma e alla sua regolazione epigenetica; ciò determina i caratteri morfologici e

funzionali distintivi, cioè l’identità cellulare.

Segnali estremamente variegati possono contribuire alla regolazione del diJerenziamento

cellulare.

Tra i diversi istotipi che si generano: i tessuti muscolare, connettivo e nervoso derivano da uno

dei tre foglietti in modo univoco; il tessuto epiteliale proviene invece da tutti e tre i foglietti

embrionali.

Ectoderma: la più esterna, da cui si

•

svilupperà l’apparato tegumentario, il

neuroectoderma (tessuto esterno posto

dorsalmente), da cui prenderanno origine

le strutture nervose.

Endoderma: foglietto più interno, da

•

cui si svilupperanno epiteli e ghiandole.

Mesoderma: posto tra foglietto

•

esterno e foglietto interno, che nasce per

invaginazione del foglietto esterno. Da esso prenderanno origine il tessuto connettivo e

il tessuto muscolare.

TESSUTO EPITELIALE

Tessuto di rivestimento delle superfici esterne e interne, forma anche il parenchima, la

porzione esocrina delle ghiandole. Gli epiteli comprendono epiteli di rivestimento ed epiteli

ghiandolari. Dall’endoderma si formano l’epitelio del tratto gastro-intestinale, respiratorio, e

ghiandole annesse. Dal mesoderma l’epitelio dei vasi sanguigni, l’epitelio dei vasi urogenitali.

Dal mesotelio, l’ectoderma, l’epidermide e rivestimento di bocca e retto (che di fatto sono in

continuità con l’epidermide).

Il tessuto epiteliale è formato da cellule giustapposte, contigue di forma geometrica regolare

strettamente addossate le une alle altre, con sostanza intracellulare scarsa o assente e

disposte a uno o più strati. Hanno tutti una scarsa vascolarizzazione, a parte le ghiandole

endocrine che devono necessariamente essere connesse alla vascolarizzazione (non per il

nutrimento ma per trasporto di ormoni), il nutrimento agli epiteli è sempre per diHusione.

Di seguito sono elencate le caratteristiche dei tessuti epiteliali:

Cellularità

•

Il tessuto epiteliale è caratterizzato da alta cellularità, quindi è un tessuto dove prevale la

componente cellulare. Lo spazio intercellulare è estremamente ridotto: pertanto la matrice

extracellulare amorfa interposta tra le cellule è scarsissima.

Rigenerazione

•

Il tessuto epiteliale è costituito da cellule che vanno continuamente incontro a divisione

mitotica e si sostituiscono con dei tempi abbastanza rapidi.

Il colore intenso del nucleo delle cellule sullo strato basale è dato dalla loro intensa attività di

sintesi proteica.

Lo strato basale è, infatti, il bacino di rigenerazione per mitosi del tessuto, che spinge sempre

più in alto le cellule invecchiate, le quali subiscono molto spesso anche attività di

maturazione o modificazione prima di arrivare alla regione apicale, dove poi vengono

eliminate. Chiaramente, i tempi di rigenerazione cambiano a seconda del luogo del corpo in

cui li troviamo. L’epidermide costituisce l’esempio più emblematico di rapida rigenerazione,

ma si tratta di un qualcosa che avviene anche a livello dei tessuti di organi viscerali.

Polarità (diHerenza morfo-funzionale tra i due versanti

•

delle cellule epiteliali)

Le cellule del tessuto epiteliale, sia grazie alla loro forma

geometrica che ai meccanismi di ancoraggio, sono delle

cellule orientate. Dunque, percorrendo la superficie di

queste cellule lungo la membrana plasmatica notiamo che la

dislocazione degli elementi (fosfolipidi, proteine

transmembrana, colesterolo...) non è uguale su tutte le facce

della cellula. La polarità comporta anche un particolare

posizionamento degli organuli intracitoplasmatici, una

posizione basale del nucleo e il Golgi in posizione sovra nucleare.

Le cellule ben allineate tra di loro, separate da piccoli interstizi di matrice extracellulare, sono

appoggiate sulla membrana basale, una struttura complessa che è in relazione col tessuto

connettivo, da cui trae nutrimento per diJusione.

Il versante basale, rivolto verso la membrana basale, regola gli scambi con quest’ultima, il

versante apicale, rivolto verso la superficie libera dell’epitelio presenta specializzazioni di

superficie e regola scambi verso l’esterno o con il viscere che lo riveste, ed infine il versante

laterale esprime le giunzioni intercellulari.

Ancoraggio

•

Secondo la teoria del mosaico fluido i vari elementi costituenti le membrane sono in grado

di muoversi liberamente lungo la superficie di una cellula. Tuttavia, la presenza di sistemi di

ancoraggio come le giunzioni occludenti funge da barriera alla diJusione di lipidi e proteine di

membrana tra la porzione apicale e quella basolaterale della membrana plasmatica,

mantenendo l’integrità di questi due domini. Ne consegue ancora che determinate proteine

trasportatrici, come le proteine trasportatrici del glucosio, all’interno di un tessuto, si

troveranno sul dominio apicale e non in quello basale. I tessuti epiteliali hanno molti sistemi

di ancoraggio particolarmente espressi anche se non esclusivi. Deve esserci un ancoraggio

sulla superficie laterale con le giunzioni con le altre cellule, e un ancoraggio sulla superficie

basale per attaccarsi al tessuto connettivo.

Avascolarità

•

Il tessuto epiteliale non è raggiunto da strutture vascolari e non riceve un aJlusso di sangue

direttamente. Le cellule sopravvivono grazie alla stretta connessione con il tessuto

connettivo che è estremamente vascolarizzato. Questo permette alle sostanze nutritive di

diJondersi nel tessuto epiteliale. Sia che il tessuto epiteliale sia costituito da un unico strato

di cellule, sia che sia costituito da più strati, il meccanismo con cui si nutre è esattamente lo

stesso. Anche la matrice extracellulare permette la diJusione di nutrimenti attraverso gli

spazi intracellulari.

LE SUPERFICI CELLULARI

Le superfici delle cellule hanno funzioni diJerenti. La membrana apicale ha caratteristiche

diverse rispetto a quella basale, perché si relazionano con ambienti diversi, per questo sono

cellule polarizzate. La parete laterale presenta delle giunzioni per legarsi ad altre cellule, sullo

strato basale invece servono giunzioni diverse per il tessuto connettivo.

LA SUPERFICIE APICALE

I microvilli: sono tecnicamente troppo piccoli per essere visti al

•

microscopio ottico singolarmente (possiamo identificarne diametro

0,1 µm e lunghezza media 1-3 µm). Lo scheletro interno è uno

scheletro di actina, quindi questi non hanno movimento volontario. I

microvilli aumentano la superficie di assorbimento della membrana apicale (fino a 600

volte - ogni villo aumenta di almeno 30 volte la capacità di assorbimento). Nei villi è

anche presente miosina II ma non ha movimento volontario, ha un movimento statico,

si strizza e allarga i base ai flussi che arrivano. il core si ancora ai filamenti sottili di

actina che costituiscono la trama terminale o terminal web.

In microscopia ottica, si nota l’eJetto d’insieme dei microvilli che, per la

caratteristica forma a banda, prende il nome di orletto a spazzola o

cuticola striata. Nell’esempio B possiamo osservare la pleura, ovvero il

rivestimento polmonare, che presenta microvilli. La loro morfologia è

diversa, sono più diradati, più lunghi. Entrambi i tessuti hanno un’attività

assorbente, ma con dei livelli di capacità di assorbimento ben diJerenti.

Nell’intestino siamo alla massima potenzialità di assorbimento

possibile, vediamo numerosi microvilli allineati e della stessa

altezza, molto ravvicinati tra di loro.

Queste estroflessioni digitiformi devono per forza ancorarsi al

citoscheletro della cellula e, in particolar modo, i microvilli si

ancorano ai filamenti sottili di actina andando a costituire una

specie di rete, la quale si trova subito al di sotto della

membrana citoplasmatica: si tratta della terminal web o rete terminale.

La presenza della miosina sia nella parte del core, che nella parte del terminal web, consente

ai microvilli un certo tipo di motilità. Sostanzialmente se i filamenti di actina e miosina si

contraggono è possibile che i microvilli si allontanino tra di loro, perché è come se si

muovesse il pavimento sul quale il microvillo si inserisce. Dunque, è il movimento del

citoscheletro nel quale il microvillo si inserisce che, subendo degli spostamenti o delle

contrazioni, causa il movimento del microvillo stesso. Tuttavia, per la struttura che hanno, i

microvilli sono estroflessioni immobili.

Le ciglia: la struttura delle ciglia è completamente diversa rispetto a quella dei

• microvilli. Infatti, il core cambia e invece che essere costituita da filamenti di actina, è

costituita da microtubuli (tubulina). Le ciglia, proprio perché sono costituite da

microtubuli, sono dotate di motilità e hanno un tipo di movimento che definiamo

oscillatorio: si muovono oscillando su loro

stesse. Il loro movimento è attivo e

consuma energia. La struttura al

microscopio elettronico appare molto

particolare: se andiamo a sezionare

trasversalmente (cioè tagliamo con un

piano orizzontale, perpendicolare) troviamo

che internamente il ciglio è costituito da

microtubuli che si organizzano in 9 coppie

esterne più una centrale. Queste nove

coppie poi sono collegate tra di loro da

proteine come la nexina, piuttosto che la dineina, che collegano le 9 coppie periferiche

tra di loro e le collegano anche alla coppia centrale.

Le ciglia sono risolvibili anche al microscopio ottico; Il diametro di un ciglio è almeno il

doppio di quello di un microvillo: partiamo da una media di 0,2 μm. Questo ci permette di

poterle osservare (per un pelo, poiché la risoluzione del microscopio ottico è anch’essa 0.2

μm) distinguendo le varie ciglia. Inoltre, hanno una lunghezza intermedia tra il microvillo e le

stereociglia e cioè possono arrivare fino a un massimo di 10 μm.

Un'altra particolarità delle ciglia è il modo in cui si inseriscono a livello della trama terminale: i

microtubuli dell'asse del ciglio (che formano l’assonema), si inseriscono su una struttura che

si trova alla loro base, sempre costituita da microtubuli (solo alfa tubulina), che svolge la

funzione di ancoraggio per le ciglia chiamata corpo basale (organizzato in 9 triplette esterne,

senza alcuna coppia centrale. Queste strutture sono più elettrondense delle ciglia).

In microscopia elettronica, che cosa ci permette di capire bene che si tratta di un di un ciglio

rispetto a un microvillo? Proprio la presenza del corpo basale, che appare come una linea

continua marcatamente colorata (che i microvilli non presentano). Naturalmente poi

diJerisce anche la struttura dell'assonema.

Che ruolo hanno le ciglia? Essendo dotate di motilità le ciglia sono localizzate in organi dove è

necessario “trasportare qualcosa”, quindi in organi che per esempio hanno al loro interno dei

flussi di liquidi o di macromolecole che vanno spostate. Troveremo le ciglia tipicamente a

livello delle vie respiratorie; il movimento delle ciglia consente alle vie respiratorie di

riportare verso l’esterno del pulviscolo atmosferico che è stato respirato o del muco che si è

formato all'interno delle vie respiratorie. Dunque, attraverso il movimento di queste ciglia, noi

riusciamo a far defluire del liquido, delle sostanze più viscose, verso una determinata

direzione. Abbiamo strutture ciliari anche nelle vie genitali femminili dove la motilità delle

ciglia aiuta il passaggio della cellula uovo fecondata da un organo all’altro.

Il ciglio primario: Quasi tutte le cellule hanno un unico ciglio che possiede una

• funzione di meccanosensore, osmosensore o chemiosensore; il ciglio ha un ruolo

durante il diJerenziamento della cellula; la presenza di questo ciglio aiuta, per

esempio durante lo sviluppo embrionale (ciglio nodale), a distinguere all'interno

dell'embrione la destra con la sinistra, il sopra con il sotto. La funzione di questo ciglio

è evidentemente non tanto la motilità, ma la trasmissione di segnali, dati da

sollecitazioni superficiali della cellula. Questo singolo ciglio aiuta infatti la cellula ad

orientarsi nello spazio. Un singolo ciglio è presente anche in cellule, sempre con

funzionalità recettoriale, a livello dell'orecchio.

Il ruolo delle ciglia è così importante che esistono patologie collegate a una mal

strutturazione o a danni di esse. Per esempio, ci sono diverse sindromi a carico delle vie

respiratorie, dove l'assenza delle ciglia porta ad accumuli di muco che non riesce a essere

espettorato. • Le stereociglia: Un’altra specializzazione apicale è

rappresentata dalle stereociglia: in alternativa ai microvilli,

alcune cellule esprimono sulla loro superficie le

stereociglia.

Si possono considerare come dei microvilli molto allungati:

hanno una lunghezza che arriva fino a 30 μm. Dal punto di

vista strutturale presentano una struttura in proteine molto

simile a quella dei microvilli. Le stereociglia diJeriscono dai

microvilli perché essendo così allungate, qualche volta

distalmente ramificano. Al contrario dei microvilli, inoltre, sono risolvibili al

microscopio ottico.

Dove troviamo le stereociglia? Le stereociglia sono tipiche di regioni canalicolari

dell'apparato genitale maschile. Per esempio, le troviamo all'interno dell’epididimo e in alcuni

tratti del dotto deferente. Ma le troviamo anche a svolgere un ruolo, pseudo-sensoriale, per

esempio a livello di cellule che raccolgono informazioni acustiche all'interno dell'orecchio. Il

ruolo delle stereociglia ad oggi non è ancora ben definito; a livello delle vie genitali, si è visto

che svolgono funzioni sia di assorbimento che funzioni secretive.

Avendo struttura molto simile a quella dei microvilli, possiamo desumere che neanche i

microvilli siano dotati di motilità autonoma; anche queste protrusioni della membrana si

inseriscono a livello basale sul terminal web; quindi, hanno dei legami con i filamenti sottili di

actina della trama terminale e la loro motilità può dipendere da eventuali contrazioni che

abbiamo a livello della stessa.

LA SUPERFICIE LATERALE

Per garantire la giustapposizione cellulare a livello di una superficie laterale è ragionevole

trovare meccanismi di ancoraggio: infatti le

cellule epiteliali aderiscono fra loro mediante

specifiche molecole di adesione che formano

specializzate giunzioni intercellulari. Un

sistema giunzionale può avere lo scopo di

tenere le cellule vicine ma anche quell