Appunti di Istologia

Istologia

Istologia: si occupa dell’organizzazione della sostanza vivente. Vi sono organismi unicellulari e pluricellulari (uomo).

Struttura dell'organismo

Cellule -> Tessuti -> Organo (fegato, pancreas, polmoni..) -> Apparato -> Organismo

Tipi fondamentali di tessuto

Tessuto: gruppo di cellule organizzate allo scopo di svolgere una o più funzioni.

• Epitelliale: cellule poliedriche strettamente aggregate, poca matrice, funzione di rivestimento, protezione, secrezione e funzione sensoriale.
• Nervoso: processi allungati, nessuna matrice, trasmette gli impulsi nervosi.
• Muscolare: cellule allungate, poca matrice, permette il movimento (è connesso con il tessuto nervoso).
• Connettivo: cellule di vari tipi, fisse e mobili che producono matrice extracellulare, molta matrice. Ha la funzione di sostegno e protezione. Da solo rappresenta la metà del totale dei tessuti. Esso si divide in tessuto connettivo propriamente detto e tessuto specializzato (o di sostegno).

Il nostro organismo e le cellule sono costituiti per il 70% d’acqua. Le molecole sono trasparenti e attraversabili da raggi di luce, perciò sono invisibili al microscopio; per questo sono state individuate delle sostanze in grado di colorare varie porzioni di una cellula rendendole visibili.

Queste sono le colorazioni di ematossilina e eosina: è una colorazione bicromica che si basa sul diverso valore di pH dei vari tessuti e organelli. L’ematossilina (basico) colora in viola il nucleo e gli altri componenti acidi, mentre l’eosina colora di rosa le parti basiche.

Camillo Golgi fu il primo italiano a prendere il Nobel nel 1906 per aver inventato una colorazione nera per studiare il tessuto nervoso; ha inoltre scoperto l’apparato di Golgi. Sempre nello stesso anno, lo spagnolo Cajal vinse il premio Nobel per aver scoperto altre colorazioni.

Il tessuto connettivo

Serve a connettere strutturalmente e funzionalmente diversi tessuti tra di loro nella formazione di organi. Le funzioni principali sono:

• Sostegno strutturale (stroma)
• Nutrimento (vasi sanguigni)
• Difesa
• Omeostasi dell’organismo (cellule del sistema immunitario)

Le cellule sono separate da un’abbondante matrice intracellulare, costituita da una sostanza fondamentale (amorfa) che contiene il liquido interstiziale.

La sostanza amorfa è caratterizzata da macromolecole dette glicoproteine e proteoglicani, che permettono la diffusione di nutrienti, metaboliti e ormoni tramite la sostanza intracellulare. Nella sostanza amorfa sono contenute le fibre: sia quelle responsabili delle caratteristiche del tessuto (collagene, reticolari ed elastiche), sia quelle che collegano le cellule ai componenti della matrice (di connessione o adesive).

Vi è un tipo cellulare dominante (fibroblasti) e altre cellule deputate alla difesa (cellule del sistema immunitario). Tutti i tessuti connettivi derivano dal mesenchima o tessuto connettivo embrionale, che si forma dal mesoderma. A differenza degli epiteli abbiamo:

1. Cellule più rade
2. Abbondante matrice extracellulare
3. Presenza di vasi sanguigni

Tipi di tessuto connettivo

• Propriamente detto
  • Lasso: rete fibrosa lassa, abbondante matrice amorfa
  • Denso: fibre densamente impacchettate, relativamente poca matrice amorfa
• Liquidi
  • Sangue: contenuto nell’apparato circolatorio
  • Linfa: contenuta nel sistema linfatico
• Di sostegno (solidi)
  • Cartilagine: matrice gelatinosa solida (MAI VASCOLARIZZATA!)
  • Osso: matrice cristallina
• Specializzato
  • Tessuto adiposo

Si distinguono diversi tipi di tessuto connettivo in base alla quantità e alla disposizione delle fibre extracellulari; alle differenze istologiche corrispondono specifiche proprietà funzionali e quindi ruoli fisiologici.

Il tessuto connettivo propriamente detto si suddivide in:

• Lasso: permeabile, facilita gli scambi metabolici, è la sede privilegiata dei meccanismi di difesa
• Denso: robusto (infatti abbiamo fasci di collagene) dotato di una notevole resistenza alle sollecitazioni meccaniche. Questo tessuto forma i tendini e i legamenti, perciò dato che collegate muscoli e ossa c’è bisogno di fibre collagene resistenti. Il numero di cellule è basso, perciò in caso di rottura di un tendine o di un legamento hanno bisogno di molto tempo per ricostruirsi. Questo tessuto può essere regolare (es. tendini) perché ha bisogno di robustezza, oppure irregolare (es. derma, che si trova sotto l’epidermide o sopra l’ipoderma).

Vi sono due tipi di connessione:

• Meccanica: ancorano i tessuti tra loro e sostengono e proteggono gli organi; vi sono più fibre proteiche per dare robustezza
• Funzionale: permettono il passaggio di sostanze (nutrizione, metabolismo) e di cellule (difesa immunitaria); vi è più tessuto lasso (sostanza fondamentale amorfa, che permette la diffusione di sostanze e di idratare la cellula)

Tessuto connettivo propriamente detto

Tessuto connettivo lasso

È abbondante al di sotto della cute e negli spazi tra i muscoli; costituisce sia la tonaca propria (che sostiene gli epiteli delle mucose), sia le membrane che rivestono gli organi cavi comunicanti con l’esterno, sia la tonaca avventizia delle arterie (la tonaca media è formata da tessuto muscolare liscio e da tessuto elastico).

Caratteristiche: sostanza amorfa relativamente più abbondante della componente fibrosa e un’ampia componente cellulare. Tra le fibre, sono presenti molti fibroblasti e macrofagi. Distinguiamo anche un tessuto connettivo pigmentato, in cui gran parte delle cellule dello stroma è costituita da cellule pigmentate; il citoplasma di queste cellule è ripieno di granuli di pigmento bruno o nero di tipo melaninico.

Tessuto connettivo denso

Le fibre, soprattutto il collagene, predominano sulla componente cellulare e amorfa, e sono raccolte in grossi fasci. I fasci di fibre collagene possono intrecciarsi tra loro senza un orientamento ordinato (tessuto connettivo denso irregolare) oppure disporsi parallelamente secondo un certo schema (tessuto connettivo denso regolare).

Prevale il collagene di tipo I; sono sempre presenti fibre elastiche (soprattutto nel derma), le quali conferiscono elasticità al tessuto.

Il tessuto connettivo denso irregolare costituisce il derma, la capsula fibrosa che avvolge molti organi, le guaine dei tendini e il periostio. Gli elementi cellulari sono scarsi e rappresentati in particolare da fibroblasti e pochi macrofagi; la sostanza amorfa è scarsa. Si riscontra in:

• Derma
• Capsula fibrosa che avvolge gli organi
• Guaine di tendini e nervi
• Periostio

Il tessuto connettivo denso regolare possiede fibre strettamente impacchettate e allineate lungo le linee di trazione. La sua grande resistenza lo rende adatto a formare: tendini, aponeurosi, fasce, legamenti, cornea. Esso è presente nelle strutture che sono sottoposte a una trazione da una direzione prevalente (tendini e legamenti). La sostanza amorfa è molto scarsa e le uniche cellule presenti sono fibroblasti disposti in file parallele. In prossimità delle inserzioni tendinee sulle ossa è presente la cartilagine fibrosa o fibrocartilagine, ricca di fibre collagene.

Nel connettivo elastico o giallo, presente nei legamenti gialli delle vertebre, nelle corde vocali, le fibre elastiche predominano su quelle collagene.

Tessuto adiposo

È specializzato nel metabolismo dei lipidi. Le cellule adipose possono accumularsi costituendo un tessuto connettivo detto adiposo.

Abbiamo il tessuto adiposo bianco (uniloculare) che costituisce la maggior parte del grasso dell’organismo e il tessuto adiposo bruno (multioculare) che è abbondante nelle specie ibernanti.

Il tessuto adiposo bianco (20/25% del peso corporeo) è presente soprattutto nel tessuto sottocutaneo e svolge un ruolo importante nel mantenimento della temperatura corporea, grazie alla sua caratteristica di isolante termico. Ha la funzione di ammortizzatore.

Il tessuto adiposo bruno genera calore. Nei neonati è presente in percentuale maggiore. Il metabolismo lipidico di queste cellule comporta consumo di ossigeno e determina produzione di energia che non è utilizzata per la sintesi di ATP ma è dispersa sotto forma di calore, capace di provocare un rapido aumento della temperatura corporea.

Le fibre del tessuto connettivo

• Fibre collagene: Sono le fibre presenti in maggiore quantità. Sono flessibili ma praticamente inestensibili ed offrono una grande resistenza alla trazione. Con un forte ingrandimento è visibile una fine striatura longitudinale dovuta alla presenza di fibrille più sottili disposte parallelamente; le fibrille sono a loro volta composte da microfibrille parallele, formate dall’associazione per file parallele di molecole di tropo-collagene (costituente elementare delle fibre collagene). La molecola di collagene è una glicoproteina costituita dall’avvolgimento di tre catene polipeptidiche alfa. Esistono almeno 25 tipi distinti di catena e 15 tipi di collagene, tra i quali i tipi I, II e III sono i più abbondanti. I tipi di collagene più rappresentati sono i collageni fibrillari
• Tipo I: 90% del collagene del corpo umano, ossa, tendini, derma, connettivo denso, osteogenesis imperfecta (fragilità ossea, fratture spontanee, nanismo, deformità)
• Tipo II: cartilagene ialina ed elastica, dischi intervertebrali, condrodisplasia
• Tipo III: parete dei vasi, sottomucose, derma
• Tipo IV: membrane basali
• Fibre reticolari: Sono costituite da collagene di tipo III. Stessa proteina costitutiva del collagene, ma minore grado di aggregazione. Comuni nel periodo in cui il mesenchima si differenzia in connettivo. Nell’adulto sono presenti in:
• Membrana basale degli epiteli
• Stroma degli organi ghiandolari
• Stroma di sostegno degli organi linfoidi e del midollo osseo

Esse sono più sottili e presentano una rete intrecciata e ramificata, con ampi spazi occupati da matrice amorfa. Sono meno resistenti, ma più flessibili rispetto alle collagene. Sono anche dette fibre argirofile, cioè facilmente colorabili.

• Fibre elastiche: Sono strutturalmente e funzionalmente diverse da quelle collagene. Sono molto presenti nel tessuto elastico, nella tonaca elastica delle arterie, nei legamenti elastici e nella cartilagine elastica. Le fibre elastiche sono termostabili, resistenti a molti agenti chimici, ma meno resistenti alla trazione rispetto alle fibre collagene. Le fibre elastiche, a differenza del collagene, si allungano se sottoposte a trazione; al cessare della trazione, le fibre riacquistano la loro forma originale.

Esse sono costituite da due componenti: un materiale omogeneo di densità elettronica variabile e micro fibrille molto sottili immerse nella componente amorfa. Le micro fibrille sono costituite soprattutto dalla proteina fibrillino, mentre la componente amorfa è costituita da elastina, risultante dalla polimerizzazione di molecole di tropo elastina. Nella sindrome di Marfan, mutazioni a carico del gene FBN1 della fibrillino determinano gravi anomalie dei tessuti connettivi, tra cui deformità ossee, lassità delle articolazioni, arti lunghi, gravi alterazioni a carico delle valvole cardiache.

La sostanza fondamentale o amorfa

Le fibre e le cellule dei tessuti connettivi sono immerse nella sostanza fondamentale amorfa, costituita da proteoglicani e glicoproteine. Questa sostanza è difficilmente evidenziabile nei preparati istologici a causa della bassa densità delle macromolecole.

Grazie alla ricchezza dei glicosaminoglicani, la sostanza amorfa è in grado di trattenere molta acqua “legata”, perciò si presenta come una sostanza viscosa. L’acqua legata alla sostanza amorfa funziona come mezzo disperdente per la diffusione di gas e di sostanze metaboliche dai capillari sanguigni alle cellule. La sostanza fondamentale amorfa è una soluzione molto viscosa caratterizzata dalla presenza di macromolecole a base di proteine e polisaccaridi. È molto permeabile alla diffusione di metaboliti, consente anche la migrazione delle cellule immunitarie e la sua permeabilità dipende dal grado di idratazione, che può aumentare notevolmente in caso di edema e infiammazione.

Le caratteristiche della sostanza fondamentale dipendono dai glicosaminoglicani (carica negativa; polimeri lineari costituiti dalla ripartizione di un disaccaride) che, legandosi a proteine, formano complessi detti proteoglicani (non esistono mai come molecole libere). A causa della loro viscosità e permeabilità, i proteoglicani costituiscono dei filtri molecolari a porosità variabile.

La membrana basale è una zona priva di cellule ma ricca di macromolecole della matrice. La membrana basale che separa l’epitelio dal connettivo è costituita da più strati: sul lato epiteliale troviamo la lamina basale, mentre sul lato connettivale la lamina reticolare. Le proprietà della membrana basale dipendono dall’intreccio di macromolecole, che assicurano la coesione meccanica tra il connettivo e il tessuto confinante e controllano gli scambi metabolici.

Le cellule del tessuto connettivo

Le cellule del tessuto connettivo appartengono a varie categorie, ciascuna delle quali svolge specifiche funzioni. Queste cellule si distinguono in cellule fisse (es. fibroblasti e adipociti) che svolgono tutto il loro ciclo vitale nel connettivo, e cellule libere o migranti, che arrivano continuamente nel connettivo dal circolo sanguigno (linfociti B e granulociti neutrofili ed eosinofili).

I tipi cellulari più numerosi sono i fibroblasti e i macrofagi; sono anche presenti gli adipociti, sia liberi nel tessuto connettivo che raggruppati a formare tessuto adiposo. Tutti i tipi cellulari discendono dalla cellula mesenchimale.

Fibroblasti: (tessuto connettivo propriamente detto) producono la sostanza intercellulare del tessuto connettivo, gli elementi costitutivi delle fibre collagene ed elastiche e i componenti macromolecolari della sostanza amorfa. Nel tessuto connettivo in crescita (cicatrizzazione di ferite), i fibroblasti hanno caratteristiche di cellule proliferanti e impegnate in un’intensa attività biosintetica.

Macrofagi: (tessuto connettivo lasso) svolgono funzioni importanti nei meccanismi di difesa e sono caratterizzati da un’intensa attività fagocitaria. Derivano dai monociti che si formano nel midollo osseo. La loro vita media è di 2 mesi. Sono dotati di espansioni simili ai microvilli con cui si fissano alle fibre della matrice. Quando stimolati o attivati nel corso di un’infiammazione, i macrofagi ritirano i loro prolungamenti, si staccano dalle fibre e diventano macrofagi liberi con un’intensa motilità e attività fagocitaria (attività di endocitosi). Il materiale ingerito viene degradato dagli enzimi lisosomali, ma i materiali estranei non digeribili possono rimanere nel citoplasma.

Il macrofago attivato produce rapidamente ossido di azoto e prostaglandine, che inducono vasodilatazione e aumento della permeabilità capillare, seguite da interleuchina 1 e varie citochine. Sistema dei macrofagi: grande varietà di tipi cellulari distribuiti in diverse sedi dell’organismo.

Mastociti (tessuto connettivo lasso) elaborano e rilasciano eparina, istamina e molti altri fattori. Il loro citoplasma è ricchissimo di granuli, che contengono sostanze come eparina (sostanza ad azione coagulante) e istamina (azione vasodilatatrice e aumenta la permeabilità dei capillari). La liberazione delle sostanze contenute nei granuli consiste in una veloce esocitosi e si verifica durante le reazioni immunitarie. I mastociti derivano da specifici precursori presenti nel midollo osseo e nel sangue periferico.

Adipociti: permettono di mantenere costante il rifornimento anche in assenza di cibo, tramite l’accumulo di lipidi. Le cellule adipose o adipociti sono cellule fisse dei tessuti connettivi specializzate nella sintesi, nell’accumulo e nella cessione di lipidi e derivano anch’essi dal mesenchima. Esistono due tipi di cellula adiposa:

• Uniloculare (tessuto adiposo bianco): forma sferica. La presenza nella parte centrale di una grande goccia lipidica fa sì che il nucleo sia schiacciato alla periferia e il citoplasma ridotto ad un sottile anello che avvolge un unico grande vacuolo privo di membrana e contenente lipidi. L’adipocito deriva da una cellula mesenchimale detta ipoblasto. La cellula adiposa è continuamente attiva dal punto di vista metabolico e la sua azione viene regolata da un insieme di ormoni. Gli adipociti svolgono un importante ruolo di cellule produttrici di ormoni e fattori di crescita, mentre altri hanno una funzione endocrina.
• Multiloculare (tessuto adiposo bruno): sono più piccole e presentano numerose goccioline lipidiche distribuite nel citoplasma, perciò il nucleo risulta centrale. Sono più abbondanti i mitocondri e c’è soprattutto REL; inoltre, nei mitocondri sono assenti le particelle F1 nelle creste, vi è un basso livello di ATP sintasi. Queste caratteristiche sono legate al ruolo termogenico (di produzione di calore) di questo adipocito, nel quale l’energia liberata nell’ossidazione degli acidi grassi è dissipata sotto forma di calore, anziché essere usata per la produzione di ATP. Il calore generato scalda il sangue e contribuisce ad equilibrare la temperatura corporea.