Appunti di Istologia

Istologia

Per tessuto si intende un insieme di cellule che hanno stessa forma, funzione e origine embrionale. I diversi tessuti sono il risultato del differenziamento embrionale e in particolare dell’istodifferenziamento. Alla base del differenziamento si ha la capacità delle cellule eucariote di modulare l'attività dei loro geni, mantenendone alcuni attivi e altri repressi.

Modulazione genetica nel differenziamento

La prima fase del differenziamento inizia con la distribuzione nelle varie zone del citoplasma dell'uovo fecondato o zigote di specifici RNA o proteine di origine materna che attivano un primo set di geni che determinano alcune caratteristiche iniziali dell'embrione e attivano un secondo gruppo di geni la cui attività definisce altre caratteristiche dell'embrione e regola di conseguenza un terzo tipo di geni.

Formazione e classificazione dei tessuti

Il differenziamento dei diversi tipi cellulari non basta per la formazione di un tessuto ma è necessario che dei tipi affini si organizzino tra loro fino a costituire un insieme complesso e funzionalmente coerente. In alcuni casi si formano comunità di cellule strettamente connesse fra loro. In altri casi, le cellule non si uniscono tra loro ma sintetizzano e secernono sostanze specifiche che formano un'abbondante sostanza intercellulare detta matrice. In altri casi ancora delle cellule provviste di prolungamenti si interconnettono attraverso delle particolari giunzioni che sono le sinapsi a formare una rete funzionale.

I tessuti possono essere classificati in base alle diverse caratteristiche del ciclo vitale delle cellule stesse. Si distinguono tessuti labili, stabili e perenni. Nei primi, accanto a cellule che non si dividono più sono sempre presenti cellule che possono essere considerate staminali per la loro capacità di autorinnovamento e possono dividersi per divisione simmetrica o asimmetrica. Nei tessuti stabili le cellule pur avendo mantenuto la capacità di dividersi lo fanno solo in particolari casi mentre nei tessuti perenni le cellule, una volta differenziate, perdono la capacità di dividersi.

I tessuti si associano fra loro concorrendo alla formazione degli organi che si associano, a loro volta, a costituire sistemi o apparati. I tessuti sono raggruppati in 4 classi: tessuto epiteliale, tessuti di origine mesenchimale, tessuto muscolare e tessuto nervoso.

Tessuto epiteliale

Il tessuto epiteliale è uno dei 4 tessuti fondamentali insieme al tessuto nervoso, muscolare e connettivo. Gli epiteli formano delle strutture laminari come negli epiteli di rivestimento o cordoni compatti come nell’epitelio ghiandolare e sono dei tessuti costituiti quasi completamente da cellule mentre la matrice cellulare è scarsa o assente.

Gli epiteli di rivestimento rivestono la superficie corporea esterna e le superfici interne degli organi e svolgono numerose funzioni: mantenimento del tasso idrico, protezione dagli agenti esterni contro danni di natura meccanica, fisica e biologica, mettono in contatto con l'esterno permettendo i ricambi metabolici e gli scambi gassosi. Sono lamine costituite da cellule tutte uguali e non sono vascolarizzati ma sono notevolmente innervati.

Le cellule epiteliali presentano una forma geometrica ben definita che estende il suo nome all'epitelio. Si distinguono cellule pavimentose, cellule cubiche e cellule cilindriche. Tutti gli epiteli di rivestimento, che siano essi monostratificati o pluristratificati, poggiano su un tessuto connettivo con l'interposizione di una membrana basale che oltre alla funzione di ancoraggio, ha il compito di mediare gli scambi metabolici. Il tessuto connettivo accompagna sempre gli epiteli ed ha il compito di fornire sostanze metaboliche al tessuto epiteliale che è privo di capillari sanguigni.

Caratteristiche delle cellule epiteliali

Le cellule epiteliali hanno forma poliedrica caratteristica e tendono a mantenersi unite le une alle altre per formare lamine cellulari di rivestimento. Alcune cellule presentano una polarità morfofunzionale in quanto la loro superficie libera detta anche apicale differisce dalla superficie basale: questa polarità riguarda delle differenze nelle specializzazioni citoplasmatiche presenti ma anche all'organizzazione degli organuli che sono presenti all'interno delle cellule.

La polarità funzionale appare evidente nelle cellule degli epiteli che oltre alla funzione di rivestimento svolgono anche quella di assorbimento e di secrezione perché sono cellule in cui l'estremità libera o apicale mostra delle formazioni come microvilli, ciglia vibratili e stereociglia che sono da porre in relazione allo svolgimento di specifiche funzioni mentre la superficie basale presenta delle strutture giunzionali dette desmosomi.

Nelle cellule che tappezzano i tubuli renali, nei quali avviene l'assorbimento dell'ultrafiltrato, sono presenti numerose introflessioni della membrana plasmatica dove si localizzano i mitocondri, questa è una struttura chiamata labirinto basale che ha la funzione di rendere più ampia la superficie di scambio e favorire il riassorbimento attivo di acqua e ioni.

Le superfici laterali presentano numerosi e diversi apparati di giunzione cellulare: desmosomi, giunzioni occludenti, giunzioni aderenti e giunzioni comunicanti.

Le cellule epiteliali presentano nel citoplasma un citoscheletro caratteristico dovuto al fatto che siano sottoposte spesso a stress di natura meccanica, costituito da microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi. I filamenti intermedi costituiscono la componente più abbondante e sono formati da cheratine. Le cheratine sono delle proteine che possono essere divise in cheratine acide o cheratine neutro-basiche e ne sono stati individuati 20 tipi nelle cellule umane e altre 10 in peli e unghie. Le reti di cheratine sono ricche di legami di solfuro che sopravvivono alla morte delle cellule che le hanno generate. I filamenti di cheratine sono evidenti nelle cellule dello strato spinoso dell'epidermide dove si associano a formare delle tonofibrille che convergono verso i desmosomi fino a formare le spine. I microtubuli determinano la forma della cellula e costituiscono le vie di trasporto delle vescicole mentre i microfilamenti sono costituiti di actina e si trovano localizzati a livello della trama terminale nello strato corticale e si presentano sotto forma di fitto intreccio.

Specializzazioni delle cellule epiteliali

Le cellule epiteliali presentano alla loro superficie delle particolari specializzazioni della superficie apicale e della superficie basale. Le specializzazioni della superficie apicale sono rappresentate da microvilli, stereociglia, ciglia vibratili e crosta. I microvilli sono delle estroflessioni digitiformi del citoplasma rivestite da membrana plasmatica e affiancate tra loro. È una membrana con attività ATP-asica e indice dell'esistenza di fenomeni di trasporto attivo. Hanno un diametro compreso tra i 50 e i 100 nanometri e sono lunghi 1-2 micron.

Per esempio, ogni cellula dell'intestino tenue umano possiede circa mille-tremila microvilli e la presenza dei microvilli aumenta la superficie assorbente in una cellula intestinale da 25 a 50 volte. I microvilli sono percorsi longitudinalmente da microfilamenti che continuano nel citoplasma. Un microvillo contiene circa 40 filamenti di actina che decorrono in maniera parallela tra loro e formano un fascio. Una proteina caratteristica è la villina che stimola la formazione dei microvilli e insieme alla fimbrina ne permette l'organizzazione. La crosta forma la superficie apicale della cellula cupoliforme dell’epitelio di transizione ed è caratterizzata da pieghe della membrana plasmatica e molte vescicole lenticolari.

Particolari microvilli si trovano nelle cellule epiteliali dell'epididimo e nel dotto deferente e sono dei microvilli lunghi e sottili che partecipano a processi di secrezione ed assorbimento e le cellule vengono denominate a pennacchio. Le stereociglia sono dei microvilli particolari presenti negli epiteli sensoriali come le cellule acustiche. Le ciglia vibratili, invece, sono delle strutture mobili che esercitano un movimento a frusta e caratterizzano le cellule epiteliali che costituiscono le vie respiratorie e le vie genitali femminili e si occupano di spingere verso l'esterno lo strato di muco che ricopre l'epitelio in cui si possono depositare particelle solide e facilitano la progressione della cellula uovo dalla tuba verso l'utero.

Nella superficie basale si hanno la membrana basale, il labirinto basale e gli emidesmosomi che sono delle robuste strutture di ancoraggio alla membrana basale. La membrana basale si trova alla base di tutti gli epiteli e costituisce il punto di confine tra epitelio e tessuto connettivo. Si trova inoltre al di sotto degli endoteli dei capillari e in molti altri tipi cellulari come le fibrocellule muscolari.

Classificazione istologica degli epiteli

La classificazione istologica degli epiteli di rivestimento si basa sulla morfologia cellulare e sul numero di strati che compongono l'epitelio. Ci sono epiteli semplici o monostratificati dei quali fanno parte epiteli costituiti da un unico strato di cellule ed epiteli composti o stratificati che si differenziano tra di loro oltre che per il numero di strati anche per la forma delle cellule che può essere cubica, cilindrica o pseudostratificata.

• Epitelio pavimentoso semplice: Non è idoneo a resistere a sollecitazioni meccaniche, è molto diffuso nell'uomo e si trova per esempio nell'apparato respiratorio dove riveste gli alveoli polmonari ed ha il compito di facilitare gli scambi gassosi tra aria e sangue; riveste alcune parti del nefrone del rene come la capsula di Bowman e l'ansa di Henle; si trova anche in alcune parti dell'orecchio, della cornea e i dotti escretori di alcune ghiandole.
• Epitelio cubico semplice: È costituito da cellule di forma cubica con il nucleo in posizione centrale e spesso presentano ciglia vibratili o corti microvilli. Si trova ad esempio nell'epitelio ovarico, in alcuni tratti del nefrone e dei tubuli collettori del rene e in alcuni tratti dell’apparato genitale maschile.
• Epitelio cilindrico semplice: È formato da un solo strato di cellule prismatiche che svolgono funzioni assorbenti o di trasporto e le cellule sono fornite di microvilli e ciglia vibratili e l’aspetto varia in base alla sua localizzazione. Si trova nell’apparato respiratorio e nei piccoli bronchi, nelle tube uterine e nell'utero per esempio. Nell'intestino, l'epitelio cilindrico semplice ha funzioni sviluppate di secrezione e assorbimento.
• Epitelio pseudostratificato: Le cellule sono di forma prismatica e vengono disposte su un unico strato però i nuclei sono situati nelle porzioni più larghe delle cellule e per questo appaiono a diverse altezze conferendo la falsa immagine di un epitelio stratificato. La superficie apicale può presentare microvilli come accade nel canale dell'epididimo nelle vie genitali maschili o ciglia vibratili nelle vie respiratorie il cui movimento spinge il muco prodotto dalle cellule caliciformi mucipare verso l'esterno.
• Epiteli stratificati: Hanno funzione di rivestimento e protezione e sono costituiti da due o più strati di cellule sovrapposte e prendono il nome dalla forma delle cellule del primo strato.

Epitelio di transizione

Un tipo di epitelio particolare è l'epitelio di transizione o polimorfo che riveste le vie urinarie, soggetto a modificazioni legate al cambiamento di volume degli organi cavi che tappezza. Nella vescica, ad esempio, quando questa è vuota e contratta l'epitelio è costituito da tre strati di cellule in cui si distinguono cellule basali e dall'aspetto isoprismatico, lo strato medio costituito da cellule clavate e piriformi e lo strato superficiale costituito da cellule cupoliformi, molto grandi ed espanse e in genere binucleate. Quando la vescica è piena, per effetto della distensione, l'epitelio si assottiglia e gli ordini delle cellule si riducono. Questo tipo di epitelio presenta un elevato grado di elasticità per la capacità di adattarsi alle modificazioni del volume dell'organo. È adatto a rivestire organi cavi sottoposti a distensione.

Epitelio pavimentoso stratificato

L'epitelio pavimentoso stratificato è molto diffuso nell'organismo e se ne distinguono due tipi: l'epitelio cheratinizzato e l'epitelio non cheratinizzato.

Non cheratinizzato

È costituito da 5 a 10 ordini di cellule in cui si distinguono tre strati differenti: strato basale, strato spinoso e strato superficiale o desquamante. Il tessuto è caratterizzato dalla presenza di creste più o meno alte e numerose che si spingono nel connettivo sottostante e formano delle papille connettivali che permettono la diffusione delle sostanze nutritive attraverso i capillari. Le cellule dello strato basale sono caratterizzate dall’essere delle cellule metabolicamente molto attive ed all'intensa capacità proliferativa al contrario delle cellule degli strati superiori. Queste cellule sono adese alla membrana basale e sono presenti anche numerosi desmosomi che connettono le cellule dello strato basale con quelle dello strato spinoso. Nelle cellule dello strato superiore o desquamante si trova glicogeno, più o meno abbondante a seconda della sede del tessuto. Questo epitelio si trova nelle regioni di confine dell'apparato digerente e ricopre le mucose ed è mantenuto umido e lubrificato dal secreto delle ghiandole i cui condotti si aprono alla superficie dell'epitelio stesso. Nell'esofago in cui i tre strati epiteliali sono ben visibili, il citoplasma è ricco di ribosomi liberi e tonofibrille e le cellule spinose contengono molte tonofibrille dirette verso i desmosomi.

Cheratinizzato

L'epidermide è un epitelio cheratinizzato in quanto le sue cellule sono sottoposte al processo di cheratinizzazione, un processo nel quale il citoplasma cellulare si riempie di filamenti di cheratina, le cellule muoiono e si trasformano in lamelle desquamanti che portano protezione agli strati di tessuto sottostanti da parte di batteri patogeni e fattori di natura fisica, chimica o meccanica. Le cellule che partecipano a questo processo di trasformazione sono quelle dello strato basale dell'epidermide perché sono staminali e dotate di capacità di differenziamento e ricevono gli stimoli attivatori dalla matrice sottostante e il processo nelle quali si trasformano in lamelle cornee viene definito citomorfosi cornea e ha la durata di circa 30 giorni. Le cellule degli altri strati non proliferano più e vanno incontro ad apoptosi (morte cellulare programmata). Nell'epidermide si distinguono gli strati basale, spinoso, granuloso, lucido, corneo e lo spessore è molto variabile a seconda della sede anatomica.

• Strato basale: Questo è lo strato più profondo e dotato di intensa capacità proliferativa. Le cellule che lo compongono danno origine a tutti i cheratinociti degli strati sovrastanti e si trovano poggiate sulla membrana basale. Sono cellule caratterizzate da un grosso nucleo e molti poliribosomi liberi ed il reticolo endoplasmatico rugoso e l'apparato di Golgi sono poco sviluppati. I cheratinociti sono caratterizzati dalla presenza di filamenti intermedi formati da un numero variabile di molecole di cheratina. Le cellule di questo strato contengono anche granuli di melanina che viene prodotta dai melanociti. Le cellule di questo strato sono unite tra loro desmosomi presenti nelle superfici laterali ed emidesmosomi presenti nella membrana basale. L’adesione tra cellula-cellula e tra cellula e membrana basale è favorita da due tipi di proteine: le caderine e le integrine.
• Strato spinoso: Lo strato spinoso risulta formato da 3-7 ordini di cellule di forma poliedrica e appiattita e il suo spessore cambia a seconda della sede. Le cellule sono unite tra loro da numerosi desmosomi e sono caratterizzate dalla presenza di prolungamenti cellulari a forma di spine che danno l'impressione di connettersi con le cellule adiacenti e che sono state identificate come ponti intercellulari. Sono cellule con una notevole presenza di poliribosomi liberi, fasci di cheratina, granuli di melanina (melanosomi) e grandi vacuoli delimitate da membrana il cui contenuto è rappresentato da una piccola pila di lamelle lipidiche parallele.
• Strato granuloso: Le cellule dallo strato spinoso migrano a quello granuloso e si fanno sempre più appiattite e allungate e raggiungono lo strato superiore. Sono costituite da 2-6 ordini di cellule e i nuclei cominciano a presentare delle evidenti alterazioni apoptotiche. Lo spessore varia nei diversi distretti cutanei. In questo strato si trovano granuli di cheratoialina con filaggrina che si occupa dell’associazione dei filamenti intermedi in macrofibrille.
• Strato lucido: Si trova solo nel palmo della mano e nella pianta del piede. È formato da uno o più ordini di cellule appiattite e allungate in cui è presente l'eleidina, proteina ricca di zolfo e lipidi. Nei cheratinociti di questo strato non sono presenti organuli ma ci sono filamenti di cheratina impacchettati e disposti parallelamente alla superficie.
• Strato corneo: Mostra uno spessore variabile in base alla sede anatomica ed è lo strato in cui sono presenti le lamelle cornee che non contengono né nucleo né organuli cellulari ma solo filamenti impacchettati di cheratina. Lo spazio intercellulare è occupato dai lipidi che derivano dai cheratinosomi.

La cheratina è una proteina fibrosa presente sotto due forme con caratteristiche differenti: la cheratina molle che ricopre tutta la cute e la cheratina dura che si trova solo in alcuni annessi cutanei come unghie e peli. La cheratina dura è molto più resistente, non desquama e presenta una quantità maggiore di zolfo. Nella cheratina dura non si ha una trasformazione graduale ma si passa direttamente da cellule vive dell'epidermide a cellule che hanno subito il processo di cheratinizzazione.