Appunti - schema - riassunto Istologia

Introduzione

Caratteristiche generali:

• Tessuto privo di vasi sanguigni
• Ricopre le superfici esterne del corpo
• Riveste le cavità interne prive di sbocco all'esterno
• Forma la porzione secernente (parenchima) delle ghiandole e i loro dotti

Le cellule che compongono l'epitelio sono strettamente giustapposte e aderiscono l’una all’altra tramite specifiche molecole di adesione intracellulare che costituiscono giunzioni intracellulari specializzate. Funzioni differenti sono associate ai tre distinti domini morfologici della superficie:

• Superficie libera o dominio apicale
• Dominio laterale
• Dominio basale

La superficie basale delle cellule è attaccata alla sottostante membrana basale tra l'ambiente esterno e il sottostante tessuto connettivo, fungendo da barriera selettiva.

Classificazione degli epiteli

La descrizione tradizionale degli epiteli è descrittiva e si basa su due criteri:

• Numero degli strati cellulari
• Forma delle cellule in superficie

Si descrivono pertanto:

• Epitelio semplice composto da un singolo strato cellulare
• Epitelio stratificato composto da due o più strati cellulari

In un epitelio stratificato la forma e l’altezza delle cellule variano generalmente da uno strato all’altro, ma nella classificazione incide solo la forma delle cellule dello strato superficiale che compongono l’epitelio. Le singole cellule sono denominate:

• Cellule squamose, piatte o pavimentose quando la loro larghezza è maggiore dell’altezza
• Cubiche quando altezza, larghezza e profondità sono approssimativamente le stesse
• Colonnari o cilindriche quando l’altezza supera sensibilmente la larghezza

In alcuni casi ai criteri sopra specificati si aggiunge un terzo fattore: la specializzazione del dominio apicale della superficie cellulare; esempi:

• Epiteli colonnari semplici ciliati, il dominio apicale presenta ciglia
• Epidermide epitelio piatto stratificato cheratinizzato, presenza di cellule cheratinizzate in superficie

Due particolari categorie:

• Epitelio pseudostratificato, appare stratificato, ma alcune cellule non raggiungono la superficie libera: tutti gli elementi giacciono sulla membrana basale, si tratta di un epitelio semplice
• Epitelio di transizione (urotelio), è quello che riveste il tratto urinario inferiore, a partire dai calici minori del rene fino alla parte prossimale dell’uretra, epitelio stratificato con caratteristiche morfologiche specifiche che gli consentono di distendersi

In certe sedi all’epitelio vengono date delle specifiche denominazioni:

• Endotelio, epitelio che riveste i vasi sanguigni e linfatici
• Endocardio, epitelio che tappezza gli atri e i ventricoli del cuore
• Mesotelio, epitelio che riveste le pareti e delimita i contenuti delle cavità corporee chiuse

Un dato epitelio svolge funzioni diverse in differenti organi del corpo:

• Secrezione: epitelio cilindrico dello stomaco e ghiandole gastriche, epitelio cilindrico dell’intestino e dei tubuli contorti prossimali del rene
• Assorbimento
• Trasporto: spostamento di materiale o di cellule lungo una superficie da parte di cellule ciliate
• Protezione meccanica: epitelio piatto stratificato della cute
• Funzione recettoriale: per ricevere e trasmettere stimoli esterni, come nei bottoni gustativi della lingua

Epiteli nel corpo umano

• Semplice squamoso: favorisce lo scambio di molecole e gas
  • Alveoli
  • Endotelio, vasi sanguigni e linfatici
  • Endocardio
  • Mesotelio
• Semplice cuboidale: grazie ai microvilli assorbe e rimaneggia il fluido che scorre
  • Piccoli dotti di ghiandole esocrine, tubuli renali e follicoli tiroidei
  • Epitelio germinale, sulla superficie dell’ovaio
• Semplice colonnare: funzione di barriera, secretoria e assorbimento con microvilli
  • Stomaco e ghiandole gastriche
  • Cistifellea
  • Intestino tenue e colon
  • Tubuli renali
• Stratificato squamoso: funzione protettiva e di barriera altamente proliferante, lo strato più esterno verrà perso continuamente nell’ambiente esterno
  • Epidermide (ultimo strato è cheratinizzato)
  • Cavità orale ed esofago
  • Vagina
• Pseudostratificato: dotato di ghiandole unicellulari (cellule di goblet, mucipare caliciformi) e di ciglia motili che spostano il contenuto di dotti afferenti e deferenti
  • Trachea e albero bronchiale
  • Follicoli dei tubuli seminiferi
• Transizione/urotelio: stratificato, elastico, plastico e selettivamente permeabile, tale da impedire il riassorbimento
  • Vescica, da rilassata presenta lo strato luminare di forma cuboidale, mentre da piena transita ad una forma squamosa

Polarità cellulare

Le cellule epiteliali manifestano una netta polarità. Esse presentano un dominio apicale, un dominio laterale e un dominio basale.

• Dominio apicale (o libero): sempre diretto verso la superficie esterna o il lume di una cavità circoscritta o di una struttura tubulare
• Dominio laterale: comunica con le cellule adiacenti ed è caratterizzato dalla presenza di aree finalizzate all’adesione
• Dominio basale: riposa sulla lamina basale, che àncora le cellule al sottostante tessuto connettivo

Dominio apicale e le sue modificazioni

In molte cellule epiteliali il dominio apicale mostra degli speciali adattamenti strutturali di superficie per lo svolgimento di specifiche funzioni comprendono:

• Microvilli: processi citoplasmatici sostenuti da un asse di filamenti di actina
• Stereociglia o stereovilli: microvilli di insolita lunghezza
• Ciglia: processi citoplasmatici contenenti fasci di microtubuli

Microvilli

I microvilli sono proiezioni citoplasmatiche a dito di guanto presenti sulla superficie apicale della maggior parte delle cellule epiteliali. In generale, il numero e la forma dei microvilli di un certo tipo cellulare correlano con la sua capacità di assorbimento. Pertanto, le cellule che principalmente trasportano fluidi e assorbono metaboliti presentano molti microvilli strettamente addensati e lunghi; le cellule in cui il trasporto transepiteliale è meno accentuato hanno microvilli più piccoli e dalla forma più irregolare.

Stereociglia

Le stereociglia sono microvilli immobili insolitamente lunghi limitatamente presenti nell’epitelio; infatti si osservano solo in:

• Epididimo
• Porzione prossimale del dotto deferente del sistema genitale maschile
• Cellule sensoriali (capellute) dell’orecchio interno, particolarmente sensibili alle vibrazioni meccaniche

Ciglia

In generale, le ciglia rappresentano delle modificazioni della superficie cellulare piuttosto comuni, osservabili su quasi tutte le cellule del corpo. Esse sono protrusioni della membrana plasmatica simili a peli e contengono l’assonema, una struttura interna fatta da microtubuli. Le ciglia vengono classificate in tre categorie di base:

• Ciglia mobili: ampiamente rappresentate in molte cellule epiteliali, sono in grado di spostare fluidi e particelle lungo la superficie degli epiteli (assonema: 9 + 2)
• Ciglia primarie (monociglia): sono proiezioni singole presenti su quasi tutte le cellule eucariotiche, immobili a causa di un arrangiamento diverso dei microtubuli nell’assonema; funzionano come chemosensori e meccanosensori (assonema: 9 + 0)
• Ciglia nodali: si distinguono per la loro capacità di compiere un movimento rotazionale

Esistono delle patologie chiamate ciliopatie in cui le ciglia sono inattive e sono malattie che possono colpire alcune regioni in cui le ciglia vengono utilizzate: qui le ciglia non sono funzionanti e gli organi interni si sviluppano in posizioni ectopiche.

Dominio laterale e le sue specializzazioni

Il dominio laterale delle cellule epiteliali è in stretto contatto con il dominio laterale opposto delle cellule vicine. Come gli altri domini, quello laterale è caratterizzato dalla presenza di proteine specifiche, in questo caso molecole di adesione cellulare (CAM), che fanno parte di giunzioni specializzate. La composizione proteica e lipidica della membrana della superficie laterale delle cellule differisce sostanzialmente da quella della membrana della superficie apicale.

La barra terminale rappresenta un importante complesso strutturale. Essa include un’area specializzata che congiunge le cellule epiteliali e rappresenta anche una barriera capace di prevenire la diffusione di sostanze tra cellule epiteliali adiacenti. Le componenti strutturali specifiche che costituiscono la barriera vengono nell’insieme definite complesso giunzionale. Questi complessi sono responsabili dell’unione delle singole cellule epiteliali. Nei complessi giunzionali sono presenti tre diversi tipi di giunzioni:

• Giunzioni occludenti: impermeabili, consentono alle cellule epiteliali di costituire una barriera, sono anche denominate giunzioni strette e formano la prima barriera capace di prevenire la diffusione intercellulare tra cellule adiacenti
• Giunzioni ancoranti: forniscono stabilità meccanica alle cellule epiteliali legando il citoscheletro di una cellula a quello della cellula vicina, sono collocate anche nel dominio basale
• Giunzioni comunicanti: consentono la comunicazione diretta tra cellule adiacenti tramite la diffusione di piccole molecole (es: zuccheri, ioni, amminoacidi), permettendo l’attività coordinata delle cellule ed è importante per il mantenimento dell’omeostasi tessutale

Giunzioni occludenti

La zonula occludens rappresenta la componente più apicale nel contesto del complesso giunzionale localizzato tra le cellule epiteliali, rappresenta un’area sigillata della membrana plasmatica di cellule adiacenti. Le file di particelle della zonula occludens corrispondono alla localizzazione di proteine transmembrana, che appartengono a tre gruppi principali:

• Occludine
• Claudine
• Molecole di adesione giunzionale (JAM)

Le porzioni extracellulari di queste proteine transmembrana funzionano come i denti di una chiusura lampo e sigillano lo spazio intercellulare tra due cellule adiacenti, creando una barriera nei confronti della diffusione paracellulare. La zonula occludente separa lo spazio luminale da quello intercellulare e dal connettivo. Queste giunzioni non hanno solo la funzione di tenere ancorata una cellula all’altra o alla membrana basale, ma trasducono segnali importantissimi all’interno della cellula in modo da sentire le condizioni dell’ambiente esterno.

Giunzioni ancoranti

Le giunzioni ancoranti regolano l’adesione tra le superfici laterali delle cellule epiteliali, impegnando delle proteine che connettono il citoscheletro di cellule adiacenti. Sulla superficie laterale possono essere identificati due tipi di giunzioni ancoranti:

• Zonula adherens: interagisce con la rete intracellulare di filamenti di actina
• Macula adherens (o desmosoma): interagisce con i filamenti intermedi

Inoltre, nel versante delle cellule epiteliali rivolto verso il tessuto connettivo si possono individuare altri due tipi di giunzioni ancoranti:

• Adesioni focali
• Emidesmosomi

Parte essenziale di ciascuna giunzione ancorante è costituita da proteine transmembrana denominate molecole di adesione cellulare (CAM). Il dominio extracellulare delle CAM interagisce con domini simili appartenenti alle CAM di cellule vicine. Le CAM manifestano un’adesività selettiva relativamente debole, che permette alle cellule di associarsi e dissociarsi con facilità. Il loro dominio citoplasmatico è legato alle componenti del citoscheletro tramite varie proteine intracellulari. Inoltre, le CAM sono implicate in molte altre funzioni, come la comunicazione inter- e intracellulare, il riconoscimento, la regolazione della barriera di diffusione intercellulare, la generazione della risposta immunitaria e l’apoptosi. Le CAM possono essere classificate sulla base della loro struttura molecolare in quattro famiglie principali:

• Caderine: tengono molto spesso unita una cellula all’altra e si trovano su tutti i versanti della cellula
• Integrine: vengono utilizzate dalla cellula per interagire con la matrice extracellulare
• Selectine
• Superfamiglia delle immunoglobuline

La macula aderente (desmosoma) rappresenta la più importante giunzione ancorante situata a livello intercellulare (attacco particolarmente forte). Questo tipo di giunzione è localizzata nel dominio laterale della cellula, dove forma una serie di punti di saldatura e media i contatti diretti tra cellula e cellula. Nell’epitelio semplice formato da cellule cubiche o colonnari la macula aderente si trova in associazione con giunzioni occludenti (zonula occludente) e aderenti (zonula adherens).

Giunzioni comunicanti

Le giunzioni comunicanti (giunzioni serrate o gap junctions) sono le uniche strutture che permettono il passaggio diretto di molecole segnale da una cellula all’altra. Esse sono importanti nei tessuti in cui l’attività di cellule adiacenti debba essere coordinata. Ciascuna giunzione di questo tipo consiste in una serie di canali o pori transmembrana strettamente addensati e consente alla cellula di scambiare ioni, molecole regolatorie e piccoli metaboliti. Le giunzioni comunicanti sono formate da 12 subunità di proteine della famiglia delle connessine. I canali passano dall’apertura alla chiusura attraverso delle modificazioni reversibili delle singole connessine. Tali modificazioni che controllano la chiusura delle giunzioni comunicanti sono indotte dagli ioni calcio.

Dominio basale e le sue specializzazioni

Il dominio basale delle cellule epiteliali presenta alcune caratteristiche:

• Membrana basale: struttura specializzata collocata in vicinanza del dominio basale delle e del sottostante stroma connettivale
• Giunzioni tra cellula e matrice extracellulare che ancorano le cellule alla matrice e sono rappresentate da adesioni focali ed emidesmosomiche
• Pieghe del versante basale della membrana aumentano l’estensione della superficie e facilitano le interazioni strutturali tra le cellule adiacenti e le proteine della matrice extracellulare

Struttura e funzione della membrana basale

Il termine membrana basale fu originariamente attribuito allo strato denso e amorfo di spessore variabile visibile all’altezza della superficie basale delle cellule. Solo in alcune sedi (come la trachea) è possibile osservare una struttura ben definita riferibile alla membrana basale. Quest’ultima appare come uno strato sottile ma ben definito situato tra l’epitelio e il tessuto connettivo. L’analisi della membrana basale al ME rivela uno strato ben definito di materiale elettrodenso collocato tra l’epitelio e l’adiacente tessuto connettivo e chiamato lamina basale o talvolta lamina densa. La lamina basale rappresenta il sito di attacco tra l’epitelio e il sottostante tessuto connettivo. La lamina basale è formata approssimativamente da 50 proteine classificabili in quattro gruppi:

• Collageni: sono presenti almeno 3 tipi di collagene; il 50% delle proteine della lamina basale è collagene di tipo IV
• Laminine
• Glicoproteine
• Proteoglicani: espongono numerose cariche negative, il che suggerisce che siano attivi nel regolare il passaggio di ioni attraverso la lamina basale

Attualmente le differenti funzioni che vengono attribuite alla lamina basale sono:

• Ancoraggio strutturale: rappresenta una struttura intermedia nell’adesione delle cellule al tessuto connettivo adiacente
• Compartmentalizzazione: separa o isola il tessuto connettivo dagli epiteli, dai nervi e dal tessuto muscolare
• Filtrazione
• Impalmatura tessutale: funge da guida o da impalcatura durante la rigenerazione delle cellule neoformate o processi relativi alla crescita cellulare sfruttano la membrana basale rimasta dopo la perdita cellulare, che collabora così a mantenere l’architettura originale del tessuto
• Regolazione e trasduzione del segnale

Giunzione tra cellula e matrice extracellulare

L’organizzazione delle cellule nell’epitelio dipende dal supporto fornito dalla matrice extracellulare su cui riposa la superficie basale di ciascuna cellula. Le giunzioni ancoranti mantengono l’integrità morfologica dell’interfaccia epitelio-connettivo. Le due principali giunzioni ancoranti sono:

• Adesioni focali: ancorano i filamenti di actina del citoscheletro alla membrana basale
  • Si trovano anche in cellule non epiteliali come fibroblasti e cellule muscolari lisce
  • Principale famiglia di proteine transmembrana coinvolte è quella delle caderine
  • Ruolo importante nel recepire e trasmettere segnali dall’ambiente extracellulare all’interno della cellula
• Emidesmosomi: ancorano i filamenti intermedi del citoscheletro alla membrana basale
  • Sono presenti negli epiteli che richiedono una forte e stabile adesione al tessuto connettivo
  • Contrariamente al desmosoma, la maggior parte delle proteine transmembrana trovate nell’emidesmosoma appartiene alla classe dei recettori integrinici