Appunti di Istologia

Istologia

Università degli studi del Piemonte Orientale – Amedeo Avogadro

Laurea magistrale a ciclo unico – Medicina e chirurgia – Anno 2018-2019
Beatrice Bracci

Tessuto epiteliale

Tessuto che riveste la superficie, le cavità corporee e forma le ghiandole.

Caratteristiche

• Privo di vasi sanguigni
  L’ossigeno arriva per diffusione dalle cavità o i nutrienti arrivano per diffusione dagli altri tessuti; le cellule epiteliali hanno un’emivita breve.
• Alta cellularità
  Assenza della matrice extracellulare. Cellule strettamente giustapposte tramite giunzioni specializzanti.
• Tre domini di superficie: polarità
  • Dominio apicale
  • Dominio laterale
  • Dominio basale: la superficie basale è legata alla membrana basale (strato acellulare ricco di proteine e di polisaccaridi)
• Posizionato all’estremità: rivolto verso la superficie libera
• Tessuti epitelioidi: manca la superficie libera tipica della maggior parte delle ghiandole endocrine
• Crea una barriera selettiva tra l’ambiente esterno e il sottostante tessuto connettivo

Funzioni

• Protezione
• Sensibilità: recezione degli stimoli esterni
• Secrezione: epitelio ghiandolare
• Assorbimento: di molecole organiche derivanti dal cibo
• Trasporto: grazie a specializzazioni come le ciglia
• Barriera per acqua e gas

Classificazione degli epiteli

• Numero di strati:
  • Epitelio semplice
  • Epitelio stratificato
  • Epitelio pseudostratificato: appare stratificato, ma alcune cellule non raggiungono la superficie libera; tutte le cellule giacciono sulla membrana basale
  • Epitelio di transizione / urotelio: epitelio pseudostratificato in grado di distendersi. Formato da cellule ad ombrello (superficiali a volte binucleate), cellule clavate (nel mezzo) e cellule basali.
• Forma delle cellule:
  • Piatte o pavimentose
  • Cilindriche
  • Cubiche
  Nell’epitelio stratificato la forma e l’altezza delle cellule varia; nella classificazione incide solo la forma delle cellule superficiali.
• Presenza di specializzazioni sul dominio apicale:
  • Ciglia
  • Stereociglia
  • Microvilli
  • Cheratinizzazione:
    • Epitelio non cheratinizzato: tutte le cellule sono vive
    • Epitelio cheratinizzato: sulla superficie si presenta uno strato acellulare di cellule morte.
  In ogni caso, che l’epitelio sia o meno cheratinizzato, le cellule presentano la cheratina, una proteina fibrosa che polimerizza a formare i filamenti intermedi. Essa è un marcatore del tessuto, che lo distingue dagli altri (importanti per diagnosi tissutale differenziale).

Denominazioni specifiche dell'epitelio

• Endotelio: riveste i vasi sanguigni e linfatici
• Endocardio: tappezza gli atri e i ventricoli del cuore
• Mesotelio: riveste e delimita i contenuti delle cavità corporee chiuse. Solitamente epiteli pavimentosi

Polarità

Ogni versante della cellula ha caratteristiche biochimiche diverse.

Dominio apicale

Mostra speciali adattamenti strutturali per lo svolgimento di specifiche funzioni (enzimi, canali ionici e proteine di trasporto).

Modificazioni di superficie

1. Microvilli: estroflessioni citoplasmatiche presenti sulla superficie apicale della maggior parte delle cellule epiteliali
   • Lunghezza: 1-2 micron
   • Variano di forma e lunghezza: correlate alla capacità di assorbimento
   • Costituiscono:
     • Orletto striato: struttura di superficie delle cellule assorbenti intestinali
     • Orletto a spazzola: nelle cellule del tubulo renale
   Entrambi facilmente osservabili al MO. Struttura interna: Core di filamenti di actina (microfilamenti) che si ancorano alla villina localizzata sulla punta del microvillo. I filamenti di actina sono legati in fasci, trasversalmente alle proteine fascina e fimbrina (conferiscono sostegno e rigidità). I filamenti di actina sono associati alla miosina I, molecola che lega i filamenti di actina alla membrana plasmatica del microvillo. Alla base del microvillo, i microfilamenti interagiscono con la trama terminale; quest’ultima è composta da filamenti di actina stabilizzati dalla spectrina, che provvede anche all’ancoraggio della struttura alla membrana cellulare apicale. La capacità contrattile è data dalla presenza di filamenti di miosina II e tropomiosina. I microvilli sono strutture fisse non dotate di un movimento proprio.
2. Stereociglia: microvilli immobili di insolita lunghezza
   • Lunghezza: 30 micron
   • Limitatamente presenti nell’epitelio (dove serve una grande capacità di assorbimento):
     • Nell’epididimo
     • Nella porzione prossimale del dotto deferente dell’apparato genitale maschile
     • Nelle cellule sensoriali dell’orecchio
   Struttura interna: le stereociglia sono sostenute da fasci interni di actina legati trasversalmente da fibrina. Originano da protrusioni le protrusioni e le parti spesse delle stereociglia contengono alfa-actina, che forma punti di congiunzione. Diversamente dai microvilli: Presentano una molecola di ezrina, in associazione alla membrana cellulare, che ancora i microfilamenti alla membrana plasmatica. Assenza di villina.
3. Ciglia: strutture citoplasmatiche mobili capaci di spostare fluidi e materiale particolato lungo le superfici epiteliali
   • Lunghezza: 5-10 micron
   • Appaiono come appendici corte e filiformi
   • Sono presenti soprattutto in prossimità di pavimenti pseudostratificati (trachea, bronchi o tube)
   Alla base presentano il corpo basale. Struttura: 9 + 2: 9 coppie di microtubuli disposte in cerchio. In ogni coppia si distinguono: Microtubulo A formato da 13 protofilamenti di tubulina; Microtubulo B formato da 10 protofilamenti di tubulina. Una coppia centrale di microtubuli. Sono separati, ma parzialmente avvolti da protezioni che da essi si staccano a intervalli di 14 nm lungo il ciglio e si congiungono a formare la guaina centrale. dei raggi di connessione si dipartono da ciascuna coppia laterale verso la coppia centrale. Nexina: componente elastica passiva che connette permanentemente il microtubulo A al microtubulo B della coppia adiacente, ad intervalli di 86 nm. Ogni coppia presenta due bracci che contengono la dineina ciliare, una proteina essenziale per il movimento; questo movimento è responsabile dello spostamento del muco sulla superficie dell’epitelio o della facilitazione del flusso di un fluido o di altre sostanze attraverso organi tubulari o dotti.
4. Ciliogenesi: processo di formazione delle ciglia
   • Duplicazione del centriolo che da luogo alla formazione di più procentrioli. Questi crescono e migrano verso la superficie apicale, dove ognuno diventa un corpo basale (corpo basale = nove triplette di microtubuli disposte circolarmente, senza microtubuli centrali).
5. Monociglia: 9 + 0
   • Prive della coppia centrale
   • Svolgono un ruolo importante nello sviluppo embrionale, stabilendo l’asimmetria sx e dx nella disposizione degli organi interni. Funzionano come meccanocettori registrando un flusso di fluidi nei reni in via di sviluppo. Dotate solo di un movimento rotatorio antiorario a causa dell’assenza della coppia centrale.

Dominio laterale

Caratterizzato dalla presenza di proteine specifiche: molecole di adesione cellulare (CAM)

• Al MO: barra terminale come sito di attacco fra una cellula e l’altra
• Al TEM: complessi giunzionali:
  • Giunzioni occludenti
  • Giunzioni ancoranti
  • Giunzioni comunicanti

Giunzioni occludenti

La zonula occludente rappresenta la componente più apicale, subito sotto ai microvilli. Funzione: sigilla la membrana plasmatica di cellule adiacenti. Non appare come una struttura continua, ma come una serie di aree focali, caratterizzate dalla presenza di proteine transmembrana.

Proteine transmembrana che formano i filari

• Occludina: mantenimento della barriera tra cellule adiacenti
• Claudine: ne formano l’ossatura; formano canali extracellulari per il passaggio paracellulare di ioni e piccole molecole
• Molecole di adesione giunzionale: superfamiglia delle immunoglobuline e associate alle claudine. La porzione plasmatica di tali proteine contiene una sequenza particolare di amminoacidi, che attrae proteine regolatrici e coinvolte nella trasduzione del segnale dotate del dominio PDZ proteine della zonula occludente ZO-1, ZO-2, ZO-3.

Controllo del passaggio delle sostanze attraverso il tessuto epiteliale

La zonula occludente separa lo spazio luminale da quello intracellulare e dal tessuto connettivo creando una barriera di diffusione controllata da:

• Meccanismo transcellulare attivo
• Meccanismo paracellulare passaggio selettivo di H₂O, piccole molecole ed elettroliti

Giunzioni ancoranti

Molecole di adesione cellulare (CAM): il dominio extracellulare delle CAM interagisce con il dominio delle CAM delle cellule adiacenti.

• Legame eterotipico: fra due CAM diverse
• Legame omotipico: fra due CAM uguali

Funzioni: controllano e regolano diversi processi associati all’adesione, alla proliferazione, e alla migrazione di cellule, comunicazioni inter e intra cellulari, riconoscimento, regolazione della barriera di diffusione intercellulare, generazione della risposta immunitaria e apoptosi.

Tipi di giunzioni ancoranti

• Caderine: CAM transmembrana calcio-dipendenti. Sono associate alle catenine proteine che legano le molecole di caderina ai filamenti di actina del citoscheletro. Grazie a questa interazione convogliano segnali che regolano i meccanismi di crescita e differenziamento.
• Integrine: sono rappresentate da due subunità glicolipidiche transmembrana formate da 15 catene alfa e 9 catene beta. Interagiscono con le molecole della matrice extracellulare (collagene, laminina e fibronectina), con l’actina e con i filamenti intermedi del citoscheletro. Grazie a queste interazioni regolano l’adesione, il movimento e la forma delle cellule, la proliferazione e il differenziamento cellulare.
• Selectina: espresse sulla superficie dei globuli bianchi e delle cellule endoteliali e mediano il riconoscimento neutrofili-cellule endoteliali. Permette la migrazione dei neutrofili alla matrice extracellulare attraverso l’endotelio dei vasi sanguigni. Sono anche impegnate nella determinazione degli accumuli di linfociti nel tessuto linfatico.
• Superfamiglia delle immunoglobuline: che mediano l’adesione intercellulare omotipica. Sono rappresentate da: molecole di adesione intercellulare, molecole di adesione cellula-cellula, molecole di adesione delle cellule vascolari, molecole di adesione della sindrome di Down, molecole di adesione delle piastrine dell’endotelio e molecole di adesione giunzionali. Fondamentale funzione nell’adesione e nel differenziamento cellulare nel cancro, nella metastatizzazione, nell’angiogenesi (formazione di nuovi vasi) nell’infiammazione, nelle risposte immunitarie, e nell’adesione microbica.

Forme di giunzioni ancoranti

• Zonula aderente: che interagisce con la rete intracellulare di actina. Formata dalle molecole di adesione E-caderina, che sul versante citoplasmatico si lega alla catena, costituendo il complesso E-caderina-catenina; Questo media l’interazione delle caderine con i filamenti di actina, controlla la polarità, il differenziamento, la migrazione, la proliferazione e la sopravvivenza delle cellule epiteliali. Le componenti extracellulari che si proiettano sulla superficie delle cellule adiacenti, sono legate da IONI CALCIO (da cui dipende l’integrità morfo-funzionale della zonula aderente) o da proteine di legame addizionale.
• Desmosoma: giunzione particolarmente forte circoscritta e puntiforme presente tra le cellule epiteliali, che interagiscono con i filamenti intermedi. I filamenti intermedi sono polimerizzazioni epitelio-specifiche di cheratine (proteine fibrose). Ha funzione strutturale, partecipa alla morfogenesi e al differenziamento cellulare. Al TEM non appare come una struttura continua, ma bensì, nella parte citoplasmatica come una struttura a forma di disco formata da materiale molto denso chiamata placca di adesione desmosomiale, alla quale, nella zona extracellulare si attaccano i filamenti intermedi. Tale placca è costituita da proteine essenziali quali: desmoplachina e placoglobina. La parte extracellulare determina uno spazio intercellulare molto più ampio (30 nm) rispetto a quello determinato dalla zonula aderente, denominato linea intermedia. Qua sono presenti le proteine transmembrana, le desmogleine e le desmocolline (che fanno parte della famiglia delle caderine) e molecole di adesione calcio-dipendenti.
• Emidesmosoma: faccia singola di un desmosoma.
• Adesioni focali

Giunzioni comunicanti

Sono le uniche strutture che permettono il passaggio di molecole segnale da una cellula all’altra, come ioni, piccoli metaboliti e molecole regolatrici. Ciascuna giunzione consiste in una serie di canali proteici e di pori strettamente addensati. Tali canali protonici, formati da 12 subunità di proteine appartenenti alla famiglia delle connessine (delle quali ne sono state identificate 21 che hanno quattro domini transmembrana), vengono chiamati connessoni (diametro di 1-1,5 nm dove possono passare molecole fino 1000 Da). Un connessone contiene 6 subunità simmetriche di una proteina di membrana denominata connessina (Cx), che corrisponde alla subunità della membrana adiacente. La maggior parte dei connessoni contrae un legame omotipico con i connessoni identici localizzati sulle membrane plasmatiche adiacenti, permettendo un passaggio bidirezionale. Possono formare anche legami eterotipici con funzioni asimmetriche, che permettono il passaggio di determinate molecole a velocità più elevate in un senso piuttosto che in un altro. Essi sono fortemente tessuto specifici. Il passaggio delle molecole attraverso i connessoni è determinato da una modificazione conformazionale delle connessine che portano all’apertura o alla chiusura dei canali. Tali modificazioni sono indotte dagli IONI CALCIO e da altri meccanismi.

Dominio basale

Membrana basale: la lamina basale è tessuto-specifica

Funzioni

• Struttura di sostegno
• Filtro molecolare (rene)
• Barriera selettiva delle cellule, compartimentalizzazione
• Induce/mantiene polarizzazione epiteli
• Induce/controlla proliferazione e differenziamento cellulare: alcune volte, dopo il differenziamento, alcune cellule perdono la capacità proliferativa (neuroni).
• Regolazione e trasduzione del segnale

Colorazioni

• PAS: la membrana basale appare come uno strato sottile, ma ben definito di colore magenta. Il colorante reagisce con le molecole zuccherine dei proteoglicani.
• Sali d’argento: la membrana appare nera.

Struttura specializzata collocata nelle vicinanze del dominio basale delle cellule epiteliali e al sottostante stroma connettivo. È presente pure intorno alle cellule di supporto dei nervi, agli adipociti e alle cellule muscolari. Essa risulta funzionale a distinguere i vari tessuti dal circostante tessuto connettivo (funzione di partizione). La membrana basale appare come il sito di attacco tra l’epitelio e il sottostante tessuto connettivo.

Membrana basale = Lamina lucida + Lamina basale + Lamina reticolare

• Lamina lucida (40 nm): area elettrontrasparente dove sono presenti le porzioni extracellulari delle proteine di adesione, principalmente recettori per la fibronectina e per la laminina. Questi recettori appartengono alla famiglia delle proteine transmembrana delle integrine. La lamina basale, dopo studi, risulta però essere solo un artefatto di fissazione (risultato della disidratazione). Con la tecnica del congelamento a bassa temperatura ed altra pressione è evidente come la membrana basale risulti essere costituita solo dalla lamina basale.
• Lamina basale (40-60 nm): stato di tessuto elettrondenso formato da una sottile trama di filamenti (spessore di 3-4 nm) formati da laminine, da collagene di tipo IV e da vari proteoglicani e glicoproteine associati. La lamina basale nei tessuti diversi dal tessuto epiteliale viene chiamata lamina esterna.
• Lamina reticolare: strato formato da fibre di collagene di tipo III. Componente del tessuto connettivo, non prodotto dall’epitelio. È sia PAS positiva che reattiva all’argento.

La membrana basale è costituita da materiale glicosidico:

• Collagene: ne sono presenti almeno tre tipi, che conferiscono specificità alle membrane dei diversi tessuti, ma quello presente in concentrazione maggiore è il collagene di tipo IV. Il collagene di tipo IV è formato da una triplice elica: a1-2 c...