Esame di istologia generale

Istologia generale

Cartilagine

La cartilagine è un tessuto connettivo specializzato e svolge un ruolo di sostegno, infatti costituisce lo scheletro dell'embrione. Nell'uomo la ritroviamo a livello del naso, dell'orecchio e del padiglione auricolare, epiglottide e anelli cartilaginei della trachea. Il tessuto cartilagineo appartiene al tessuto connettivo e quindi è costituito da fibre e sostanza amorfa, non è vascolarizzato né innervato e la cartilagine è rivestita da una lamina di tessuto connettivo fibroso, il pericondrio. Ha origine mesenchimale ed è caratterizzato dalla presenza di cellule immerse in una componente extracellulare, a sua volta divisa in una componente amorfa gelificata e in una fibrillare. In base alla composizione e consistenza della matrice, è possibile distinguere il tessuto cartilagineo in tre tipi:

Istogenesi della cartilagine

Intorno alla 4^ª settimana di vita embrionale il mesenchima è caratterizzato da cellule altamente indifferenziate e di forma stellata immerse in materiale amorfo al 100%. Poi ad un certo punto dello sviluppo alcune cellule cominciano a differenziarsi verso la linea condrocitica, si gonfiano di glicogeno e si avvicinano tra loro e questo nucleo cellulare prende il nome di blastema. Le cellule poi si dividono e cominciano a produrre matrice extracellulare, allontanandosi così fra di loro e con questo movimento passivo esercitano una pressione su quello che sarà poi il pericondrio e provocandone così un ingrossamento: accrescimento interstiziale. Mano a mano che il processo va avanti, la matrice prodotta è densa, le cellule trovano difficoltà ad allontanarsi, si continuano a dividere ma rimangono intrappolate e trovano alloggio in strutture dette lacune. Contemporaneamente all'accrescimento interstiziale si verifica l'accrescimento per apposizione ad opera del pericondrio, che è costituito esternamente da fibre collagene e internamente da cellule osteocondrogeniche, sono cioè cellule piatte, indifferenziate che si iniziano a dividere: la più esterna va verso il blastema e la più interna rimane cellula staminale. La cartilagine ialina si modifica in cartilagine articolare, la quale permette lo scorrimento di due ossa adiacenti, è senza pericondrio per favorire lo scorrimento ma è presente intorno alle articolazioni del liquido sinoviale che nutre e lubrifica.

Cartilagine ialina

Ha un aspetto translucido, è di colore bianco-azzurrognolo ed ha una funzione di sostegno; è costituita da condrociti, cellule molto idratate, sferiche a gruppi di 3-5 a costituire i gruppi isogeni, contenenti goccioline lipidiche e glicogeno. Il secondo componente è la matrice che presenta due zone distinte: la matrice territoriale è quella situata in prossimità dei gruppi isogeni, è più chiara e composta da proteoglicani i quali sono legati ai GAG e ciò spiega la basofilia, la PAS-positività e l'attività metacromatica. La matrice interterritoriale è quella più distante dai gruppi, è più scura ed è composta da fibre collagene di tipo 2.

Cartilagine elastica

Ha una ricca componente di fibre elastiche e scarsa sostanza amorfa, dà sostegno al condotto uditivo e le fibre collagene sono sostituite da quelle elastiche. Differisce da quella ialina per il colorito più giallastro, per la minore quantità di proteoglicani e di matrice amorfa. La possiamo ritrovare nel padiglione auricolare, nel condotto uditivo, nell'epiglottide e nella laringe.

Cartilagine fibrosa

La cartilagine fibrosa è di colore biancastro e la troviamo in quella parte di tendine più vicino al tessuto osseo e a livello dei dischi intervertebrali, che sono delle strutture connettivali che si frappongono tra due lamine di cartilagine ialina; poi nella sinfisi pubica e nel punto di attacco del tendine all'osso. Il nucleo centrale di questi dischi è il nucleo polposo, che è ciò che rimane della notocorda. Poi con l'età la fibrocartilagine che circonda il nucleo può cedere e ciò darà origine alla patologia dell'ernia del disco. Non possiede pericondrio. È ricca di fibre collagene di tipo I ed è scarsa di matrice amorfa.

Cartilagine metafisaria

Nel feto lo scheletro è costituito da cartilagine ialina; in seguito ai processi di ossificazione che si verificano nelle ossa lunghe (ossificazione indiretta), la cartilagine è sostituita dal tessuto osseo, tranne che sulla superficie delle articolazioni e nelle metafisi.

Componente cellulare

Origina dal mesenchima, durante la V settimana di gestazione si organizzano densi aggregati di cellule mesenchimali che vanno a costituire i primitivi centri di condrificazione: le cellule acquisiscono le caratteristiche di cellule secernenti e si differenziano in condroblasti. Questi iniziano a produrre matrice (proteoglicani, collagene di tipo II), che si interpone tra i condroblasti allontanandoli. Le cellule, rimaste imprigionate nella matrice, scavano delle lacune, ove rimangono incapsulate: formazione dei condrociti. Questi hanno perso le caratteristiche di cellule secernenti e hanno assunto quelle di cellule quiescenti. I condrociti della zona centrale hanno forma rotondeggiante e possiedono un vacuolo centrale ricco di materiale paraplasmatico e di glicogeno, che spinge il nucleo in posizione periferica. I condroblasti, e raramente anche i condrociti, possono dividersi per mitosi costituendo gruppi di 3-5 cellule all'interno della stessa capsula: gruppi isogeni o cloni cellulari.

Matrice extracellulare

Componente amorfa: Costituita principalmente da acqua (fino ad 80% del peso totale, conferisce resistenza alla compressione), sali minerali, proteoglicani, glicoproteine e, in minor quantità, lipoproteine. I proteoglicani (30-40% del peso secco) sono costituiti da una componente proteica (condrotin solfato e cheratan solfato) e GAG. I proteoglicani si legano, tramite proteine di legame, ad un lungo filamento di acido ialuronico, costituendo gli aggrecani. I proteoglicani sono prodotti dalle cellule cartilaginee: la componente proteica è sintetizzata nel RER, mentre i GAG sono assemblati nell'apparato di Golgi. Successivamente sono esocitati nella matrice circostante. Questo processo di secrezione di GAG e la loro lenta diffusione spiegano la differente basofilia. Essa è massima nella zona immediatamente vicina alle cellule (capsula), diminuisce nelle zone vicine alle cellule (aree territoriali), è quasi nulla nelle zone distanti dalle cellule (aree interterritoriali). Nella matrice è presente anche la condronectina, che determina l'adesione tra matrice stessa e condrociti, la cui membrana è provvista di recettori per la condronectina.

Componente fibrillare: Il collagene (prevalentemente di tipo II) si trova in concentrazione che, normalmente, non supera il 40% del peso secco dell'intero tessuto. Accanto al collagene di tipo II sono stati evidenziati altri collageni, di tipo IX, X e XI, si pensa che la funzione di questi collageni possa essere quella di stabilizzare la rete di collagene di tipo II, anche perché difetti nei geni che presiedono alla sintesi di questi tipi di collagene sono legati alla presenza di gravi patologie della cartilagine (condroplasie).

Pericondrio e accrescimento

Il pericondrio è un manicotto di connettivo fibroso che avvolge la cartilagine e che si forma a partire dal mesenchima che circonda il primitivo abbozzo cartilagineo. Funzioni:

• Trofica: La cartilagine non è vascolarizzata, il materiale nutritivo e l’ossigeno la raggiungono per diffusione attraverso la matrice intracellulare. Poiché le cartilagini articolari sono bagnate dal liquido sinoviale, dal quale attingono nutrimento ed ossigeno, sono prive di pericondrio.
• Di accrescimento: Successivamente alla formazione dell’abbozzo primitivo, lo strato più interno del pericondrio mantiene la capacità androgenica. L'accrescimento viene detto per apposizione e procede dalla periferia verso il centro. Anche i condrociti partecipano all'accrescimento dividendosi, originando un tipo di accrescimento detto interstiziale. L'accrescimento è controllato da numerosi fattori di natura ormonale, tra cui l'ormone somatotropo (somatotropic hormone, STH), prodotto dall'adenoipofisi, e l'ormone tiroxina, prodotto dalla tiroide; anche alcune vitamine, tra le quali la A, la C e la D, influenzano l'accrescimento e il metabolismo della cartilagine.

Tessuto connettivo

Il tessuto connettivo propriamente detto ha origine embriologica dal mesenchima e le sue funzioni sono quelle di connettere i vari tessuti fra loro; funzione trofica; funzione di difesa attribuita ai macrofagi che fagocitano ed ha anche una funzione di riserva di sostanze che l’organismo utilizzerà in caso di bisogno. Ci sono quattro tipi di tessuto connettivo: propriamente detto, sangue, osseo e muscolare. Sono molto specializzati e molto presenti. Tutti i tessuti connettivi sono caratterizzati dalla presenza di cellule diverse per morfologia e funzione, immerse in un'abbondante matrice extracellulare, che presenta due componenti fondamentali, quella fibrillare e quella amorfa. Deriva dal mesenchima, che deriva dal mesoderma, tranne per la regione del collo e testa in cui deriva dall'ectomesenchima. Il citoplasma è pieno di ribosomi e pochi mitocondri; i nucleoli sono ben evidenti.

Tipi di tessuto propriamente detto

• Mucoso
• Fibrillare lasso
• Fibrillare denso (fasci intrecciati, incrociati o paralleli)
• Reticolare
• Elastico
• Linfoide
• Adiposo (bianco o uniloculare e bruno o multiloculare)

Matrice

La matrice extracellulare è fatta da fibre e sostanza amorfa. La sostanza intercellulare si presenta sotto tre aspetti: in fase di gel, di sol o mineralizzata. La sostanza amorfa in fase di Sol è molto fluida e permette quindi, se il tessuto viene compresso, di schiacciarsi. È tipica dei tessuti connettivi propriamente detti. La sostanza amorfa in fase di Gel è tipica della cartilagine e ha un aspetto più compatto e resistente. La sostanza amorfa mineralizzata assume caratteri di resistenza notevoli come nel tessuto osseo. È impermeabile, mentre nelle altre due fasi la sostanza amorfa è permeabile. La sostanza intercellulare amorfa ha una componente specifica dove troviamo GAG, glicoproteine e proteoglicani e una componente aspecifica dove troviamo H₂O in abbondanza che dà elasticità. I GAG formano un reticolo che può ricordare una spugna e quelli principali sono: l’acido jaluronico localizzato nel derma e il condroitin-solfato localizzato nella cartilagine e nella cornea. Per la colorazione devo fissare il tessuto e lo includo in qualcosa di solido come la paraffina, lo faccio a fette con il microtomo e coloro la sezione con ematossilina-eosina. Siccome la sostanza amorfa è ricca di H₂O devo fare dei passaggi con alcool. La maggior parte dei GAG si colorano con il blu di toluidina e dove sono i GAG si ha il fenomeno della metacromasia perché provocano una modifica della lunghezza d’onda della luce per cui vedo solo il color porpora. Le glicoproteine sono strutture che presentano una componente glucidica e una proteica. Nei tessuti connettivali propriamente detti prevalgono laminina e fibronectina. Le fibre che vengono prodotte dal fibroblasto sono di tre tipi: fibre collagene, reticolari ed elastiche. Le fibre collagene sono fibre robuste e vengono dette bianche per distinguerle da quelle elastiche che vengono dette gialle. Le fibre collagene e le fibre reticolari sono costituite dalle stesse proteine costituite da molecole di tropocollagene. L’unica differenza è il diverso grado di assemblaggio di queste molecole nei due tipi di fibre. Se questo assemblaggio ad un certo punto si arresta abbiamo le fibre reticolari che sono fibre di dimensioni minori. Se invece il processo di assemblaggio continua, si ottengono fibre di dimensioni maggiori che sono le fibre collagene. Le fibre collagene hanno notevole resistenza alla trazione, sono termolabili e sono denaturate con acidi forti. Le fibre collagene sono fasci grossi e robusti e quindi le possiamo trovare nella formazione di capsule di rivestimento come per esempio il periostio. Si possono evidenziare con l’eosina e si colorano in rosa, con il blu di anilina e si colorano in blu, con l’impregnazione argentica e si colorano di marrone e in verde con la colorazione di Masson. Se osservo le fibre collagene al microscopio ottico vedo che sono costituite da fibrille, e se le osservo al microscopio elettronico, vedo che le fibrille sono costituite a loro volta da microfibrille, le quali presentano una tipica bandeggiatura a bande chiare e scure. La microfibrilla è data dall’assemblaggio particolare di molecole di tropocollagene, una proteina filamentosa con polarità che presenta una testa e una coda. Il tropocollagene è una proteina fibrosa costituita da tre catene polipeptidiche che presentano una sequenza quasi costante di tre aminoacidi, glicina, prolina e idrossiprolina, ma anche alanina, lisina e cisteina. Ognuna di queste tre catene presenta una sua sequenza di aminoacidi che influenza la struttura secondaria, facendo assumere un andamento sinistrorso a spirale alfa elica sinistrorsa obbligata. Le tre catene si uniscono con un andamento destrorso a formare la molecola di tropocollagene che dà la struttura quaternaria. Le molecole di tropocollagene presenta due estremità: una C-terminale e una N-terminale. Il collagene nasce come procollagene, corrispondente al collagene con l’aggiunta di due peptidi di registrazione alle estremità della molecola. Si passerà infatti al tropocollagene mediante l’eliminazione di questi due peptidi di registrazione da parte degli enzimi telopeptidasi C e N che vanno a staccare i peptidi di registrazione da un lato e dall’altro. Al centro resta la molecola di tropocollagene formata da una parte centrale spiralizzata e due parti laterali non spiralizzate che sono i telopeptidi terminali. Si ha poi l’intervento di un enzima che è la lisil-ossidasi che, provocando la formazione di legami stabili fra le varie molecole di tropocollagene, dà luogo alla formazione della miofibrilla. Esistono circa 12 tipi di collagene: il collagene di tipo 1 è un eterotrimero e lo troviamo nelle ossa, nella dentina, nel derma e nei tendini. Il collagene di tipo 2 è un omotrimero e lo troviamo nella cartilagine ialina e nel corpo vitreo. Il collagene di tipo 3 è un omotrimero e lo troviamo nel derma e nel muscolo liscio. Il collagene di tipo 4 lo troviamo nella membrana basale che divide gli epiteli. Le fibre reticolari sono costituite da fasci molto piccoli di fibrille collagene che si intersecano senza anastomizzarsi venendo a costituire una rete complessa. Queste fibre si evidenziano con la reazione del PAS e con l’impregnazione argentica, infatti vengono dette anche fibre argirofile. Le fibre elastiche hanno un colorito giallastro, sono prodotte dai fibroblasti e si mettono in evidenza con l’orceina che le colora di marrone e con la fucsina che le colora di blu. A differenza delle fibre collagene, le fibre elastiche possono anastomizzarsi fra loro e questo fa sì che si possono formare delle vere e proprie lamine elastiche, come per esempio nelle arterie per sopportare la pressione del sangue. Le fibre elastiche presentano due componenti: la componente fibrillare vera e propria che è a fibrillina e la componente amorfa che è la tropoelastina, che dà elasticità al tessuto connettivo.

Cellule del tessuto connettivo propriamente detto

Si distinguono due popolazioni: le cellule residenti o fisse e le cellule mobili. Quelle mobili sono essenzialmente quelle cellule che provengono dal sangue. Quelle fisse di solito hanno una vita lunga, quelle mobili no. Sono: cellula mesenchimatica, fibroblasti, macrofagi, mastociti, adipociti, granulociti. La cellula mesenchimatica è deputata alla proliferazione. Cellule come i fibroblasti invece sono deputate alla sintesi delle macromolecole della matrice. I macrofagi, linfociti (quelli arancio) sono coinvolte in processi di difesa dell'organismo. La difesa può essere di tipo immunitario (linfociti) o non immunitario (macrofago). Poi gli adipociti sono deputati al metabolismo lipidico e per cui fungono da riserva energetica. Tutte le cellule del connettivo derivano dalla cellula mesenchimale di forma stellata e con proprietà fagocitaria. Il fibroblasto è la cellula che produce la sostanza amorfa e le fibre, ha una forma stellata con prolungamenti più o meno sottili e lunghi, ha un apparato ergastoplasmatico e un apparato di Golgi ben sviluppato e quando questa cellula è in queiscienza si chiama fibrocita, in quanto il citoplasma da basofilo diventa acidofilo per la riduzione dell’apparato di Golgi e quindi con metabolismo ridotto. Infatti la basofilia è tipica delle cellule in attiva sintesi proteica e l’acidofilia di quelle con scarso metabolismo.