fisiologia

Matrice extracellulare

 Gli organismi possono essere

Unicellulari semplici: batteri

o Pluricellulari semplici: colonie di batteri (unicellulari che si aggregano),

o protozoi (unicellulari che vivono all’interno di un microorganismo)

 Le comunità cellulari, e quindi il sinergismo tra le diverse popolazioni cellulari,

vanno a determinare degli aspetti fisiologici e quindi delle funzioni integrate che non

sono espletabili dalle singole cellule. Insieme colonie diverse lavorano per garantire

una certa qualità della vita, una certa attività funzionale di equilibrio per quanto

riguarda l’organismo animale

 Se prendiamo come esempio aggregati cellulari ci troviamo di fronte ad una sola

identità cellulare con delle interazioni

 Le colonie cellulari sono multiple di cellule singole che sono in vicinanza, hanno

delle interazioni ma non sono interazioni particolarmente spinte e sopravvivono, si

moltiplicano e muoiono con ritmicità molto diverse rispetto a quelle che possono

essere altre tipologie di cellule

 Quando andiamo su sistemi più complessi ci troviamo difronte a diverse

popolazioni cellulari che sono vicine le une alle altre, sono in contatto le une alle

alte e questo sistema cellulare da una funzione particolareggiata che è un sistema

di comunicazione tra cellule (giovani, vecchie, A e B, con popolazioni di

microorganismi particolari, ecc.)

 Determinate popolazioni di cellule se non hanno adeguati rapporti e adeguate

interazioni con altre cellule possono andare incontro a danni talvolta irreversibili e

deleteri per l’organismo animale

 Per evoluzione le cellule si sono organizzate in architetture specifiche:

Singola cellula

o  Proliferazione

 Migrazione

 Adesione

 Polarizzazione

 Differenziazione

 Morte

Tessuto

o  Stesse funzioni

 Coordinazione spazio-temporale

 Le architetture specifiche (es. fegato, polmone, tessuto muscolare) sono composte

da diverse cellule, ma ogni singola cellula ha delle specifiche attività, estremamente

importanti, utili e che garantiscono una certa qualità della vita

 Le singole cellule, attraverso organizzazioni di diverse popolazioni cellulari,

possono dare origine a un tessuto. Il tessuto rispetto alla cellula ha un migliore e

perfezionato coordinamento spazio-temporale

Proliferazione

 Una cellula staminale funzionalmente attiva ha l’obbligo di proliferare perché rientra

tra le funzioni biologiche di essa

 Il concetto di proliferazione è alla base della rigenerazione dei tessuti, infatti non

esiste tessuto che non vada incontro a un processo di rigenerazione cellulare.

Questo permette di non avere criticità funzionali che poi possono sfociare nella

patologia

Migrazione

 Aspetto funzionale, ci sono cellule che fanno piccoli spostamenti (cellula epiteliale)

e cellule che ne fanno di grandi (sangue, globuli rossi, globuli bianchi)

 Globuli bianchi: Il loro aspetto essenziale è una possibilità di movimento da un vaso

ematico alla parete endoteliale, uscendo dal sistema vasale e entrando nel sistema

interstiziale e comparti strutturali organizzati che compongono i vari organi

 Ci può essere una migrazione anche di ritorno e non quindi in una sola direzione

 Uno degli aspetti importanti è che gran parte dei globuli bianchi possono portare

cellule di vario tipo da una zona all’altra dell’organismo, importante per alcune

malattie

Adesione

 Sono poche le cellule che rimangono distanti e non hanno possibilità di aderire ad

una matrice solida

 Globuli rossi: vocati alla non adesione

 Globuli bianchi: aderiscono poco

 Piastrine: cellule con altissime potenziale di adesione

 Una cellula ha bisogno di essere in vicinanza con cellule omologhe per instaurare

rapporti modulatori e funzionare in modo corretto, una cellula che non instaura

corretti rapporti di adesione è una cellula che lavora male

Polarizzazione

 Una cellula ha bisogno di un corretto posizionamento e orientamento spaziale, per

garantire un corretto rapporto con le altre cellule

 Una cellula non polarizzata lavora male, è poco efficiente ed è dannosa

compromettendo la vita dell’animale. In determinate cellule endocrine se non

esistesse una corretta polarizzazione, le cellule secernenti ormoni non

produrrebbero corrette quantità e qualità di ormoni, facendo saltare un sistema di

trasporto

Differenziazione

 Le popolazioni cellulari possono nascere da cellule staminali o possiamo avere una

differenziazione. Ci sono cellule staminali che possono dare origine a dei

macroblasti, oppure a cellule endoteliali, neuroni, endocrine. Ce quindi un effetto di

differenziazione

 L’errore di differenziazione porta a una scarsa qualità e vitalità delle cellule e

conseguentemente una variazione del loro profilo funzionale. Da una cellula

apparentemente ghiandolare, che non va incontro durante la rigenerazione a una

corretta proliferazione e una buona differenziazione, ne risulta una forma

neoblastica che ha struttura molto critica che compromette l’organo e anche tutto il

corpo

Morte

 Nessuna cellula dell’organismo animale è eterna, essa dura infatti 120 giorni o

anche molto meno. O vanno incontro a morte o cambiano la loro forma

 Il follicolo ovarico in 3-4 giorni si sviluppa e poi va incontro a morte o

differenziazione cellulare

 Il “certificato di morte” è scritto nel DNA e generalmente si parla di morti

programmate

 Il concetto di apoptosi è attivare una serie di enzimi che disattivano la cellula

ritornando al concetto di morte programmata.

 Questa cellula va incontro a processi di auto fagocitosi o fagocitosi da parte di altre

cellule

 Tutte le molecole che derivano da un processo di distruzione di una cellula alla fine

vengono riciclati. L’organismo animale non ha nel DNA sottoprodotti della morte

cellulare

L’ECM

 Gruppi di cellule senza matrice extracellulare non assumeranno mai struttura

tridimensionale

 Riconoscimento: una cellula priva di matrice extracellulare specifica rischia di

essere riconosciuta come “non sense” e quindi andare incontro ad annientamento

da parte de sistema immunitario

 La matrice cellulare offre un passaggio selettivo per ormoni, nutrienti e GF

 Stoccaggio di molecole: molecole solubili o molecole più o meno strutturate che

devono subire dei rimodellamenti o tagli enzimatici vengono stoccate nella porzione

extracellulare

 Polarizzazione

Polarità cellulare

 Difetti della costruzione dell’ECM possono alterare le funzioni cellulari

 Si prenda ad esempio l’alveolo polmonare, se le cellule non sono perfettamente

polarizzate, adese e organizzate e tra quello che è il torrente circolatorio e la

struttura dell’alveolo non ci fosse un legame, e la matrice extracellulare non fosse

adeguatamente distribuita, tra l’alveolo e il torrente circolatorio si creano delle

anomalie

 Le anomalie possono essere di vario genere, ma anche di tipo infiammatorio (es.

covid). Una risposta del sistema immunitario può alterare questa organizzazione

causando un’anomalia funzionale causando una qualità della vita critica

 La polarità funzionale delle cellule può cambiare (in senso fisiologico) per modifiche

dell’ECM

 Composizione, funzione e rapporti tra i componenti della matrice extracellulare

possono andare a modificare le funzioni cellulari di apoptosi, adesione, polarità,

ecc.

 Il rimodellamento della matrice extracellulare è dovuto a sintesi e demolizioni di

metalloproteasi di matrice

 L’organizzazione dalla matrice extracellulare, la demolizione, la sintesi,

l’assorbimento di sostanze derivate dalla matrice extracellulare cambia in funzione

del tipo di popolazione (giovane, vecchia, malnutrita, processi infiammatori)

Da cosa è formata la matrice extracellulare

 Formata da:

Acqua

o Polisaccaridi

o Proteine

o Glicoproteine

o  collagene, elastina, laminine: concorrono alla vita meccanica delle

cellule stesse (organizzazione e rapporti nonché comunicazione).

Sono modulatori secondari del flusso di comunicazione che ci può

essere tra le cellule (comunicazioni ioniche, chimiche, conducibilità

elettrica)

 Integrine e fibronectine: ancoraggio e modulazione dell’interpretazione

dei segnali biochimici

 All’interno della cellula esistono sistemi di supporto, i filamenti del citoscheletro,

le proteine trans-membranali (canali, recettori), in stretto rapporto con la superficie

Collagene

 Variazioni della produzione di collagene causano:

Scorbuto

o Diabete mellito, difetto di glicosidazione che dà destrutturazione della

o matrice extracellulare

Sindrome di Marfan, difetti di vascolarizzazione e aneurismi

o Osteogenesi imperfetta, fratture ossee

o

Elastina

 Ricca in Pry e Gly ma povera in idrossiprolina

 Presente nei grossi vasi e nei polmoni

Proteoglicani

 Molto ramificati e lontani dalla superficie della cellula

 GAG connessi ad uno scheletro di acido ialuronico

 Gestione dell’idratazione del sistema ed elevata viscosità

 Ammortizzano gli urti della colonna vertebrale

 Lubrificano la sinovia

 Riserva di metaboliti, nutrienti e fattori di crescita

 Gestiscono le mutazioni cellulari durante l’embriogenesi

Fibronectina

 Glicoproteina voluminosa

 In una struttura cartilaginea non ci possono essere buchi causati da condrociti,

altrimenti diventano punti critici

Integrine

 Strutture molecolari impiantate sulla membrana alle quali sarà poi permesso di

legarsi alla matrice extracellulare, attraverso sistemi interni ed esterni alla

membrana stessa Il sangue

 Il sangue è un tessuto liquido formato da eritrociti, piastrine e leucociti

 Tra essi esiste uno spazio interstiziale occupato da un liquido chiamato plasma

(matrice extracellulare liquida), la cui composizione può variare

 Si può quindi dire che il sangue è formato da plasma e cellule e va a bagnare le

cellule di tutto l’organismo

 I nutrienti e l’ossigeno si diffondono dal sangue nei liquidi interstiziali e quindi

nelle cellule. Anche l’ossigeno deve fare una transazione dall’eritrocita, all’interno

del vaso sanguigno, verso l’endotelio e le cellule che contengono il sangue ed entra

nella matrice cellulare interposta tra endotelio e cellula raggiungendo la cellula

stessa

 Le sostanze di scarto si muovono in direzione opposta. Esse sono sostanze non

più utili a quelle cellule che vengono quindi allontanate. La CO deve essere

2

allontanata al più presto perchè in ambente liquido a 40°C può dare origine a ioni

+

H

 Gli ormoni sono sostanze di scarto che attraverso il sistema fluido dinamico

extracellulare e linfatico, oppure dal torrente circolatorio raggiungono distratti molto

lontani. Altre sostanze di scarto possono essere proteine o lipidi

 Il volume sangue di un individuo che è all’interno dei grossi vasi (sangue eugolabile,

o sangue allontanabile dalla massa corporea) è circa il 6%

 Il sangue presente in un mammifero è di circa 30L

 Il sangue è composto da plasma+cellule

 Ha il compito di trasportare i nutrienti e i cataboliti

 Bagna le cellule dell’organismo

Funzioni del sangue

 Trasporto

Ossigeno

o Anidride carbonica

o Sostanza di eliminazione

o Nutrienti

o Calore

o Ormoni

o

 Regolazione

Del pH attraverso tamponi: il pH del sangue è 7,34-7,44. Il tampone del

o sangue è il bicarbonato

Della temperatura corporea: ci sono zone corporee che producono più

o calore, e il sangue attraverso il suo meccanismo circolatorio può spostare

buona parte del calore da un distretto all’altro

 Protezione da agenti patogeni (azione nei confronti di sostanze non riconosciute

dall’organismo) e da emorragia (il sangue può circolare solo nelle arterie, vene e

arteriole)

 Alterazioni endoteliali (cellule endoteliali presentano e membrana cellulare a

contatto con il sangue che non ha più una perfetta integrità o endotelio alterato)

o rotture dell’assetto endoteliale

Elementi figurati del sangue:

 Globuli rossi (eritrociti): hanno una limitata possibilità di movimento

 Globuli bianchi (leucociti): possono lasciare il proprio distretto e muoversi

liberamente

 Piastrine: frammenti cellulari

I leucociti si dividono in due categorie:

 Leucociti granulari: neutrofili, eosinofili e basofili

 Leucociti agranulari: linfociti e monociti

Caratteristiche fisiche del sangue

 Più viscoso dell’acqua, fluisce più lentamente perché oltre alla componente

cellulare ha anche la matrice plasmatica ricca di proteine e altre sostanze

 Temperatura ottimale di 37-38°C

 pH 7,4

 Volume del sangue (volemia)

Variabile in base alla specie, all’età e al sesso

o Aumento della volemia: ipervolemia

o Diminuzione della volemia: ipovolemia

o Volemia nella norma: normovolemia

o

Componenti del sangue

 Il 6% è sangue misurabile

 L’8% è sangue che rimane intrappolato nel sistema periferico che è più sottile

 Apporto massimo di plasma 55%

 Parte corpuscolata costituisce il 45%

 Ematocrito: rapporto che esiste tra la parte corpuscolata e la parte liquida del

sangue. Dato importante per la qualità di vita dell’individuo e per la qualità

funzionale del tessuto. Il rapporto tra popolazione delle cellule (globuli rossi) e

popolazione del plasma, viene ritenuto importante e valido per monitorare lo stato di

salute degli individui

 Nel plasma abbiamo proteine

7-8%, fibrinogeno

o 7%, albumina

o 54% e altre proteine

o 1% (ormoni, proteine infiammatorie, ecc…)

o Elettroliti

o Nutrienti (glucosio, ammoinoacidi)

o Gas, sostazne regolatorie (gas e ormoni)

o Vitamine (attività antiossidanti)

o Prodotti di scarto

o

 La parte corpuscolata del sangue è quella che si va a depositare sul fondo della

provetta ed è rappresentata per la maggior parte da globuli rossi

 Il plasma ha un colore diverso da specie a specie, il bovino è giallino chiaro, mentre

quello di cavallo è giallo intenso

 L’unita di misura dei globuli rossi è il microlitro, e si parla di più di sei milioni negli

animali, i globuli bianchi si posizionano in base allo stato di salute dell’animale in

5.000/10.000, mentre le piastrine hanno un range di concentrazione per millimetro

cubo che va d 150.000 400.000

 I leucociti neutrofili sono cellule della difesa dell’organismo contro agenti patogeni e

che possono mettere a rischio la vita dell’individuo

Plasma

 Formato da acqua per la maggior parte

 7% sono plasma proteine

 2% sono altre sostanze

 Occupa circa il 50-55%

 Proteine: albumina, globulina e fibrillina

 7-8% di proteine in gran parte albumine, che regolano la pressione,

immunoglobuline e fibrinogeno. Il fibrinogeno è una proteina solubile che dopo

manipolazione molecolare, passa dallo stato solubile allo stato solido

(coagulazione)

 Assume un colore differente da specie a specie poiché dalle varie soluzioni presenti

in esso

Parte corpuscolare

 La componente cellulare bianca ha dimensioni piuttosto cospicue, i globuli bianchi

possono lasciare il loro distretto linfatico e muoversi liberamente per chemiotassi

 I globuli rossi e le piastrine non hanno nucleo (piastrine hanno frammenti

insignificanti di nucleo) e non hanno grande possibilità di spostamento autonomo

Ematocrito

 Percentuale occupata da globuli rossi, bianchi e piastrine

 38-46% nelle femmine

 46-50% nei maschi

 Dato fortemente indicativo soprattutto nell’attività sportiva per il doping

 L’aumento di ematocrito durante disidratazione è un valore molto utile per capire lo

stato di salute degli animali

 Anemia: numero insufficiente di eritrociti

 Policitemia: numero eccessivo di eritrociti, le cause possono essere: disidratazione,

ipossia dei tessuti, altitudini elevate ecc..

Origine delle cellule del sangue

 Durante la vita embrionale vengono prodotte da innumerevoli distretti

dell’organismo come fegato, milza, midollo osseo

 Nell’adulto l’attività ematopoietica è prettamente a carico dell’attività del midollo

osseo di ossa piatte e lunghe. Sono cellule staminali in continua evoluzione, quindi

il potenziale ematopoietico diminuisce con l’età

 La loro vita varia da ore a settimane

 Il processo di formazione delle cellule si chiama emopoiesi

Eritrociti

 Forma di ciambella senza buco con anello ben marcato all’esterno del sistema.

Questa organizzazione è particolare e consente agli eritrociti, che hanno diametro

che si colloca tra i 6 e 8 micron, di entrare piegandosi ad ogiva in distretti

vasali o in sistemi endoteliali che hanno dei diametri di circa la

metà del loro diametro

 Sono le cellule specializzate che contengono emoglobina (Hb),

ovvero la proteina di trasporto dell’ossigeno che dà il colore

rosso

 Sono anucleati nei mammiferi

 Non c'è formazione di ATP mitocondriale

 Dentro l’eritrocita manca il nucleo in molto mammiferi, e 1/3 del

peso dell’eritrocita è costituito dall’emoglobina che serve al

trasporto dell’ossigeno e colora il sistema di rosso

 Aumenta il rapporto area volume rispetto ad una cellula cubica

 La membrana è plastica per il passaggio dei capillari

 Non ce informazione mitocondriale per cui hanno attività specifiche ma non

coordinate dal