Appunti di Istologia

Istologia del tessuto cartilagineo

La cartilagine è una forma di tessuto connettivo specializzato costituita da condrociti e ha una sostanziale funzione di sostegno meccanico. Ad eccezione delle superfici articolari, presenta uno strato superficiale di tessuto fibroso compatto, il pericondrio. È priva di vasi sanguigni e tutti i metaboliti vengono rilasciati per diffusione nella matrice gelificata; proprio per quest’assenza può essere soggetta a trapianti senza provocare rigetto dall’organismo. Tra i metaboliti più comuni vi sono le vitamine (A, C, D): una carenza di vitamina A conduce alla diminuzione dello spessore della cartilagine epifisiaria; la vitamina C è indispensabile per la produzione di collagene e dei costituenti della sostanza amorfa e una sua assenza porta allo scorbuto; la vitamina D regola il metabolismo del calcio e del fosforo e una sua alterazione di funzione provoca malformazioni ossee caratteristiche del rachitismo. Con l’invecchiamento la cartilagine subisce un lento processo di regressione dovuto alla modificazione nella composizione dei proteoglicani e alla loro diminuzione e a un aumento delle proteine non collageniche che porta all’alterazione del gel idratato e, quindi, alla difficoltà di diffusione di metaboliti. Soprattutto nella cartilagine ialina ed elastica, può avvenire la cosiddetta trasformazione asbestiforme: la sostanza amorfa viene invasa da fitte fibre stipate non collageniche che possono dissolversi causando rammollimento del tessuto. Si distinguono tre tipi di cartilagine: ialina, elastica e fibrosa.

Cartilagine ialina

È dotata di una discreta elasticità e una riguardevole resistenza alla compressione ed è la componente principale di sostegno nell’embrione che, con l’età, si sostituisce a tessuto osseo e forma la componente del disco epifisiario. Presente allo stato di gel compatto, è costituita da collagene e una matrice ricca di proteoglicani solfatati, causa della sua elevata idratazione, contenuti in granuli senza membrana. Deriva dall’aggregazione di cellule mesenchimali durante la quinta settimana dell’embrione in una regione denominata centro di condrificazione non soggetto ad angiogenesi: in tale ambito le cellule mesenchimali secernono una matrice ialina e collagenica differenziandosi in condroblasti, perdendo, quindi, progressivamente i prolungamenti citoplasmatici, accumulando ribosomi, sviluppando un ampio RER e Golgi e portando all’aumento dei mitocondri; tale funzione è adempiuta grazie alla regolazione di un’ampia famiglia di fattori BMP.

All’inizio si ha una produzione di collagene IIA e, in seguito, si sostituisce il collagene IIB accompagnato dall’aggrecano (tali molecole sono legate nella matrice a un filamento centrale di acido ialuronico che presenta circa 100 siti di legame). A un certo punto cellule dapprima vicine per apposizione si allontanano isolando quelle dello strato più interno formando lacune cartilaginee: le cellule all’interno delle lacune, rimanendo intrappolate nella loro stessa matrice prodotta, divengono condrociti e la loro attività biosintetica diminuisce. I condroblasti secernono in questo periodo di formazione lacunare particelle contenenti aggregati di proteoglicani. Il mesenchima circostante all’abbozzo cartilagineo si condensa e forma così il pericondrio le cui cellule dello strato più interno si differenziano in condroblasti per tutto il periodo dello sviluppo.

Un tipo cellulare presente solo in questa varietà di cartilagine è il condroclasto: cellula multinucleata, simile all’osteoclasto, con un orletto striato con fosfatasi acida, di origine monocito-macrofagica, trovata sinella cartilagine di coniugazione, al confine tra epifisi e metafisi, atta al riassorbimento della cartilagine mineralizzata. Rilascia metalloproteasi che degradano gli aggrecani e idrolizzano il collagene II. L’accrescimento successivo è dato dalla divisione di condroblasti in cloni accostati, gruppi isogeni, presenti soprattutto nella parte più interna (zona radiata), depositanti nuova sostanza intercellulare (accrescimento interstiziale) caratterizzata da una componente proteoglicanica prevalente (matrice territoriale) che si addensa nella zona circostante la lacuna (capsula); oppure l’apposizione di condroblasti alla periferia dei centri di condrificazione da cellule condroprogenitrici (accrescimento per apposizione).

In una zona intermedia tra centro e periferia le cellule sono arrotondate e non si presentano in gruppi isogeni; verso la superficie (zona tangenziale) le cellule sono appiattite, per conferire maggior resistenza alla compressione, e le lacune sono vicine tra di loro poiché scarseggia la matrice extracellulare, costituita prevalentemente da decorina. Nella cartilagine di coniugazione i condrociti appaiono disposti in lunghe colonne parallele nella zona della cartilagine seriata. Tra i gruppi isogeni è presente una sostanza ricca di fibre collagene e povera di condroitin solfato chiamata matrice interterritoriale. Il collagene prevalente è di tipo II che si associa all’XI, mentre si può riconoscere una distribuzione regolare del tipo IX associato al II, il cui telopeptide C-terminale rimane nella matrice legandosi al calcio e all’idrossiapatite per la mineralizzazione. Durante lo sviluppo fetale il condroitin solfato prevale sul cheratan solfato e con la crescita si ha un’inversione del rapporto; la condronectina è una glicoproteina che media l’interazione tra condrociti e collagene II. Anche dopo lo sviluppo può ossificarsi la cartilagine a causa di cambiamenti degenerativi delle cellule.

Cartilagine elastica

Appartengono a questa varietà le cartilagini del padiglione auricolare, il meato acustico, la tuba uditiva, epiglottide, cartilagini artenoidi ecc. In essa si riscontra una prevalenza di fibre elastiche che conferisce elasticità e resistenza e un basso contenuto in proteoglicani e cellule arrotondate simili alle cellule ialine. Le fibre si ramificano formando una fitta rete che nasconde la sostanza amorfa. La cartilagine elastica si origina da un blastema ialino le cui cellule secernono tropoelastina polimerizzata in elastina e contengono anche fibrillina che si deposita nella matrice e orienta la tropoelastina nella formazione del polimero. L’accrescimento avviene in maniera analoga alla ialina e raramente calcifica.

Cartilagine fibrosa

Tessuto presente nei dischi intervertebrali, nella sinfisi pubica, nella zona d’inserzione sulle ossa dei tendini, nei menischi, nel legamento rotondo del femore ecc. Costituita da grossi fasci fibrosi di collagene I in una scarsa matrice ove proliferano cellule dotate di capsula isolate o allineate tra i fasci, non è coperta da un pericondrio. In molte sedi il tessuto cartilagineo fibroso continua con un connettivo fibroso (le cellule tendinee sono connesse con la cartilagine e dischi intervertebrali connessi con cartilagine ialina vertebre adiacenti). Si sviluppa come il comune tessuto connettivo.

Tessuto cordoide

Costituisce il tessuto della notocorda, una struttura assile che durante la crescita embrionale viene sostituito dallo scheletro osseo e nell’adulto rimane nei dischi intervertebrali. Si osservano grosse cellule vescicolose, ricche di glicogeno, accostate l’un l’altra con scarsa sostanza intercellulare.

Tessuto nervoso

Sistema nervoso

Il sistema nervoso mette in relazione tutte le parti degli organismi tra di loro e con l’ambiente esterno. Le cellule nervose o neuroni sono caratterizzate dalla loro singolare irritabilità, la capacità di reagire a stimoli dell’ambiente esterno e interno trasformandoli in impulsi nervosi, e conducibilità, la proprietà di trasmettere i segnali nervosi alle parti della cellula e ad altri neuroni o a cellule effettrici degli organi. Queste unità strutturali sono accompagnate dalle cellule della glia. Alcune cellule neuronali situate nell’ipotalamo possiedono capacità endocrine i cui prodotti ormonali, sintetizzati nel corpo, viaggiano lungo l’assone per poi essere escreti nei capillari fenestrati.

Ogni cellula nervosa è costituita da un corpo cellulare, contenente nucleo e citoplasma, denominato pericario, e da prolungamenti, chiamati neuriti che possono essere dendriti, che insieme al corpo ricevono e trasformano gli stimoli in impulsi nervosi, e l’assone, che espande l’impulso distalmente: nella loro parte terminale risiedono i punti di connessione di vari neuroni, le sinapsi, specializzate alla trasmissione del segnale.

Il sistema nervoso si suddivide in sistema nervoso cerebro-spinale e autonomo. Il cerebro-spinale è costituito, a sua volta, dal sistema nervoso centrale e periferico. Il sistema nervoso centrale (SNC) o nevrasse è costituito dall’encefalo e dal midollo spinale; quello periferico (SNP) è costituito dai nervi cranici e spinali e dalle loro ramificazioni. I nervi spinali, eccetto quello cervicale, sono connessi al midollo spinale tramite due radici: una radice dorsale, costituita da fibre afferenti (che conducono impulsi dalle periferia al nevrasse), e una ventrale, costituita da fibre efferenti (fibre motrici, motoneuroni, che trasmettono dal nevrasse alla periferia); in seguito, si uniscono per formare in nervo spinale misto. Nelle radici dorsali sono distintivi i gangli che contengono i corpi dei neuroni sensitivi, mentre i gangli dei motoneuroni sono ubicati nelle colonne grigie anteriori del midollo. I nervi cranici, invece, originano da determinate zone dell’encefalo e possono essere di moto, sensitivi o misti.

Il sistema nervoso autonomo regola la motilità corporale, quindi i muscoli involontari, e la secrezione ghiandolare. È organizzato in sistema simpatico (SNS) e parasimpatico. È organizzato in catene bineuroniche che entrano in contatto in una struttura derivante dalla radice dorsale, chiamata ganglio spinale, contenente i corpi dei nervi sensitivi: un neurone pregangliare, che ha origine dal tronco encefalico o dal midollo spinale, si mette in comunicazione con un neurone postgangliare, derivante da un ganglio periferico.

Il corpo cellulare, i dendriti e il tratto iniziale amielinico dell’assone costituiscono la sostanza grigia e occupa la corteccia degli emisferi cerebrali e del cervelletto e la regione centrale del midollo spinale. Nel SNS i corpi dei neuroni pregangliari sono localizzati nelle colonne grigie laterali dei segmenti toracici e lombari del midollo spinale, i cui assoni attraverso le radici ventrali raggiungono i neuroni postgangliari nei gangli vertebrali, formanti il tronco del simpatico, e in alcuni gangli periferici; sono accompagnati nel loro decorso da fibre afferenti viscerali, recanti segnali dai visceri.

Nel parasimpatico, invece, i corpi dei neuroni pregangliari sono localizzati in quattro nuclei dell’encefalo, aggregati neuronici omofunzionali del SNC, e nelle colonne grigie sacrali del midollo; quest’ultimi arrivano alla loro controparte postgangliare, tramite quattro nervi cranici e due spinali sacrali, nei gangli in prossimità o all’interno della parete degli organi bersaglio. Il SNC contiene fibre nervose, componenti della sostanza bianca, presente nella parte centrale degli emisferi cerebrale e del cervelletto e la periferia del midollo spinale, che si raccolgono in fasci denominati tratti o vie nervose; i gangli del SNC sono dislocati lungo i cordoni simpatici e nei plessi celiaco e mesenterico. Tali fasci di fibre sono detti nervi che tengono insieme le fibre attraverso tessuto connettivale rivestendoli con una guaina di tessuto connettivo denso, l’epinevrio. Le fibre all’interno sono raggruppate in fascetti ricoperti dal perinevrio, che è in continuità con l’epinevrio, da cui deriva un ulteriore elemento connettivale, chiamato endonevrio, costituito da esili fibre collagene e reticolari, fibroblasti, macrofagi, capillari in una matrice amorfa che unisce le fibre nervose nei fascetti. Si possono osservare due tipi di nervi: nervi bianchi, ricchi di fibre mieliniche (come le fibre motorie, di grosso calibro, le fibre tattili, più sottili), e grigi, scarsamente dotati o scevri del tutto di fibre mieliniche (come le fibre del sistema nervoso autonomo, scarsamente mielinizzate, e dei nervi olfattivi, amieliniche). Il SNC, infine, è riccamente vascolarizzato ma privo di vasi linfatici.

Neurone e fibre nervose

Un neurone è caratterizzato da un corpo cellulare (o soma o pirenoforo), contenente il citoplasma e, detto pericario, e nucleo, e da due tipi di prolungamenti citoplasmatici detti neuriti: dendriti e assone. I dendriti sono generalmente multipli, ramificati ripetutamente rimanendo confinati nelle vicinanze del pirenoforo; caratterizzate dal loro contorno irregolare, nel SNC sono ricoperte da protrusioni chiamate spine dendritiche, sede di contatti sinaptici eccitatori (generalmente glutamatergici).

Quest’ultime sono ricche di microfilamenti contrattili che conferiscono loro una plasticità unica, che permette loro di modificarsi al cambiamento dei circuiti nervosi, controllata da un’incessante attività metabolica di sintesi proteica, atta all’apprendimento e alla memoria. I dendriti ricevono segnali da altri neuroni trasferendoli al corpo (conduzione centripeta) dalle loro terminazioni assoniche che si congiungono a essi formando espansioni chiamate bottoni terminali o bulbi sinaptici. Il corpo e i dendriti sono, generalmente, circondati da cellule di sostegno della nevroglia e dai loro prolungamenti.

L’assone è presente in tutti i neuroni, origina da un’estroflessione del pericario, segmento iniziale o cono d’emergenza (CE), e si distingue dai dendriti per la sua forma regolare, la mancanza di spine, la sua lunghezza e per la conduzione centrifuga di trasmissione del segnale. Solitamente, i neuroni, data queste caratterizzazioni, sono funzionalmente polarizzati e sono tipicamente multipolari (motoneuroni della sostanza grigia ventrale del midollo spinale e dei nuclei motori dei nervi cranici e le cellule piramidali della corteccia cerebrale), ma esistono delle eccezioni in quanto esistono anche neuroni unipolari nei quali il corpo cellulare è l’unica parte recettiva (come i nervi sensitivi; quelli dei gangli cerebro-spinali sono costituiti da uno strato di cellule appartenenti alla nevroglia, cellule satelliti, rivestite da una lamina connettivale in continuazione con l’endonevrio).

Esistono anche neuroni bipolari e pseudounipolari: i primi sono caratterizzati da un assone e un unico dendrite che si protendono dai poli opposti del corpo (frequenti nella retina, nel ganglio vestibolare e cocleare…); i secondi nell’embrione sono bipolari ma durante lo sviluppo i due neuriti si fondono per formare un unico prolungamento a T con un ramo sensitivo diretto verso la periferia e un ramo che attraversa una radice sensitiva per arrivare al SNC. Si possono distinguere due classi neuronali: neuroni del I tipo e del II tipo di Golgi. Quelli del I tipo possiedono un lungo assone che si origina dalla sostanza grigia e penetra nella sostanza bianca, formando fasci del nevrasse o esce da esso e si congiunge a un nervo periferico (es. cellule di Purkinje del cervelletto).

L’assone nel suo segmento iniziale risulta privo di rivestimento lasciando il posto nel suo decorso a cellule della nevroglia, dette cellule di Schwann del SNP e cellule di oligodendroglia nel SNC, disposte sequenzialmente formando rispettivamente la guaina di Schwann e di oligodendroglia; la membrana plasmatica di ciascuna cellula si avvolge varie volte attorno al neurite formando un secondo strato di tessuto tra questo e il rivestimento esterno costituito dai corpi cellulari di tali cellule chiamato guaina mielinica (presente anche nei rami dei neuroni pseudounipolari). I neuroni del II tipo, invece, presentano un assone più corto che si ramifica in seno alla sostanza grigia nella sede del corpo cellulare (granuli del cervelletto con funzione di integrazione e associazione). L’insieme dell’assone e delle guaine costituisce la fibra nervosa.

Il corpo del neurone è voluminoso e può assumere varie forme: stellata o poligonale nei motoneuroni, piramidale nelle cellule della corteccia cerebrale, piriforme nelle cellule del Purkinje, sferica nei gangli sensitivi… Il nucleo, anch’esso voluminoso, ovoidale, presenta una cromatina “vescicolosa” in cui risiede un’attività genetica intensa, come nell’evidente nucleolo. Il pericario è costituito dalla matrice citoplasmatica con annessi i comuni organelli e le neurofibrille e i corpi di Nissl. I mitocondri, caratterizzati dalle creste mitocondriali disposte parallelamente all’asse maggiore dell’organello, sono numerosi e presenti nei prolungamenti e in aumento verso la terminazione dell’assone. L’apparato di Golgi occupa ampiamente la regione perinucleare, rivestendo il nucleo.

I centrioli, nell’individuo adulto, non svolgono funzioni relative alla mitosi. Sono presenti, in seguito, gocce lipidiche e granuli di pigmento nell’ambiente cellulare e nei neuroni della substantia nigra del mesencefalo e in altre zone sono presenti granuli di mielina; più diffusi sono i granuli di lipofuscina, prodotti terminali della degradazione lisosomiale autofagica, che aumentano con l’età. Le neurofibrille attraversano il citoplasma del soma per giungere nei neuriti e originano dall’aggregazione di sottili neurofilamenti a decorso longitudinale con piccole sporgenze laterali che li connettono ai microtubuli; i microtubuli, denominati neurotubuli, la cui formazione è indipendente dal centrosoma, sono uniformemente orientati con le estremità + verso le terminazioni e le – verso il pirenoforo. Un particolare tratto di queste strutture è la presenza dei corpi di Nissl (o sostanza tigroide) disposti più o meno regolarmente in tutto il pericario e i dendriti, arrestandosi in prossimità del segmento iniziale. Essi sono costituiti da aggregati di cisterne del reticolo endoplasmatico ruvido con numerosi ribosomi e poliribosomi. Il metabolismo del neurone è dato dal continuo rinnovamento delle proteine costitutive di tutte le parti strutturali del neurone.