Istologia - Concetti Base

Citologia e istologia

Studio della cellula e dei tessuti

Citologia: studio della struttura e funzione della cellula e delle sue parti.

Istologia: studio della morfologia, organizzazione e funzione dei tessuti, ovvero dell’associazione fra le cellule.

Cellula

Unità morfofunzionale, cioè di forma e funzione, degli organismi viventi, la più piccola struttura ad essere classificabile come vivente. Per esseri viventi intendiamo tutti quegli esseri che sono dotati delle seguenti proprietà:

• Nutrimento
• Escrezione
• Riproduzione o capacità di originare nuovi individui simili a loro
• Sensibilità cioè capacità di percepire stimoli dal mondo esterno e di reagire ad esso

Tutte le cellule presentano al loro interno una serie di organelli, strutture specializzate nello svolgimento di particolari funzioni.

Componenti biochimici delle cellule (macromolecole)

• Proteine
• Lipidi
• Carboidrati
• Acidi nucleici

Proteine

Le proteine sono gli agenti indispensabili per lo svolgimento della funzione biologica e i loro costituenti essenziali sono gli amminoacidi. In base alla forma si possono classificare le proteine in due grandi classi:

• Proteine fibrose: strutture lineari semplici e regolari
• Proteine globulari: forma approssimativamente sferica

Carboidrati

Formula generale dei monosaccaridi (CH₂O)_n. Esempio: Glucosio, la molecola più diffusa in natura (fruttosio, galattosio...). Disaccaridi come il glicogeno (costituito da glucosio C₆H₁₂O₆).

Lipidi

Lipidi di membrana (fosfolipidi, colesterolo) hanno una funzione strutturale perché vanno a comporre la membrana cellulare.

Proteine di membrana

• Proteina vettrice: trasportano molecole selettive per le molecole da trasportare
• Proteina canale: consentono il trasporto di ioni selettive per ioni da trasportare
• Proteine recettore: legano molecole regolatrici del comportamento cellulare

Tessuto

Raggruppamento di cellule con caratteristiche morfologiche, strutturali e funzionali simili. Le cellule del tessuto collaborano per svolgere la medesima funzione. Diversi tessuti si associano per formare gli organi.

Cellule staminali

Le cellule staminali sono cellule immature non differenziate. Esse sono in grado di automantenersi, cioè di dividersi all’infinito generando cellule identiche a sé stesse. Pur replicandosi, le cellule staminali hanno anche la capacità di differenziarsi (specializzarsi) in diverse tipologie cellulari mature dei tessuti e degli organi in cui si trovano.

Differenziamento

È il processo che porta la cellula staminale indifferenziata all’acquisizione delle caratteristiche specifiche di una cellula specializzata a svolgere una precisa funzione.

Caratteristiche comuni: alcuni componenti del citoscheletro, sistema di produzione dell’energia, alcuni organuli (nucleo, mitocondri).

Caratteristiche specifiche che permettono alla cellula di svolgere funzioni specifiche (proteine: es. proteine contrattili nel muscolo, proteine prodotte e secrete es. ghiandole, morfologia).

Il differenziamento istologico di una cellula porta normalmente alla perdita della capacità di riprodursi. Quindi, per la rigenerazione dei tessuti, è necessario che nei tessuti restino cellule non differenziate (carattere embrionale) che possono dividersi (riserva di cellule staminali). Per tessuti come sangue e pelle si tratta di un ricambio veloce e costante. In altri tessuti, come cervello e cuore, questo ricambio è assai più ridotto. Alla base di questi processi rigenerativi ci sono popolazioni di cellule staminali di riserva localizzate nei diversi tessuti, e tanto più abbondanti quanto maggiore è la capacità e la necessità rigenerativa di quel tessuto.

Classificazione dei tessuti

In base alla presenza nel tessuto di cellule indifferenziate (o staminali), possiamo distinguere:

• Tessuti ad elementi labili o popolazioni cellulari in rinnovamento: per tutta la vita contengono cellule non differenziate che possono riprodursi andando a sostituire cellule vecchie o morte che hanno un tempo di vita limitata (es. sangue, epiteli di rivestimento).
• Tessuti ad elementi stabili o popolazioni cellulari in espansione: finché l’organismo si accresce contengono cellule non differenziate che possono riprodursi (es. fegato, pancreas, cellule del muscolo liscio, osso). Queste cellule consentono rigenerazione limitata in presenza di danni al tessuto.
• Tessuti ad elementi perenni o popolazioni cellulari statiche: non contengono cellule non differenziate che si riproducono durante l’accrescimento; nell’embrione tutte le cellule si differenziano (es. tessuto nervoso).

Strumenti per lo studio della cellula e dei tessuti

• Occhio umano (cellule epiteliali, globuli rossi, batteri)
• Microscopio ottico (virus)
• Microscopio elettronico a scansione (proteine)
• Microscopio elettronico a trasmissione (aminoacidi, atomi)

Preparazione dei tessuti per gli studi istologici

1. Prelievo dell’organo
2. Fissazione
3. Inclusione (paraffina)
4. Taglio (microtomo): sezione istologica trasversale o longitudinale
5. Colorazione (miscela ematossilina/eosina)

È basofila una struttura che contiene molecole acide (es. nucleo) e che lega il colorante basico. È acidofila una struttura che lega il colorante acido.

Classificazione dei tessuti in 4 grandi categorie

• Tessuto epiteliale
• Tessuto connettivo
• Tessuto muscolare
• Tessuto nervoso

Tessuto epiteliale

Il mantenimento dell’integrità della cute è competenza infermieristica. Le ulcere da decubito sono lesioni tissutali con evoluzione necrotica dell’epidermide ma può coinvolgere anche il derma e gli strati sottocutanei. Nei casi più gravi può raggiungere la muscolatura e le ossa.

La somministrazione di farmaci è competenza infermieristica. Vie parenterali delle iniezioni:

• Endovenosa
• Intramuscolare
• Sottocutanea

Epiteli di rivestimento

• Rivestimento superfici
• Epiteli ghiandolari (secrezione)
• Epiteli sensoriali (cellule epiteliali per la ricezione di stimoli in organi di senso)

Tessuto epiteliale di rivestimento

Localizzazione:

• Superficie esterna del corpo (porzione superficiale della cute)
• Superficie di cavità che comunicano con l’esterno (porzione superficiale delle mucose)
• Superficie di cavità non comunicanti con l’esterno (vasi sanguigni, mesoteli delle cavità pleuriche, peritoneali e pericardica)

Caratteristiche generali:

• Costituito da cellule a stretto contatto tra loro (giunzioni intercellulari)
• La matrice extracellulare è molto scarsa
• Privo di vasi per lo spazio ristretto
• A contatto con tessuto connettivo vascolarizzato che consente il nutrimento delle cellule epiteliali

Funzioni:

• Protezione dei tessuti da agenti fisici e chimici: rallentano o impediscono il raggiungimento dei tessuti sottostanti (cute, intestino). Un epitelio spesso ha per lo più funzioni di protezione.
• Scambio (epitelio sottile): Assorbimento e trasporto di sostanze (intestino, alveoli polmonari, vasi, rene)
• Secrezione di muco ed enzimi (epitelio pseudo stratificato cigliato delle vie respiratorie)

Organizzazione delle cellule

• Epitelio semplice
• Epitelio composto

Forma e dimensioni delle cellule

• Squamoso o pavimentoso
• Cubico o isoprismatico
• Cilindrico o basiprismatico

Caratteri citologici degli epiteli

Citoscheletro: molto sviluppato. Costituito da strutture proteiche filamentose. Nelle cellule epiteliali si trovano principalmente microfilamenti e filamenti intermedi. Filamenti intermedi: strutture filamentose stabili formate da subunità proteiche lineari (fibrose). Funzione di conferire resistenza a stress meccanici da stiramento. I tetrameri si uniscono in lunghi fili affiancati simili a corde.

Specializzazioni della superficie cellulare

Apicale: microvilli e ciglia

• I microvilli sono prolungamenti citoplasmatici digitiformi non mobili, circondati da membrana. Contengono filamenti di actina che li sostengono. Funzione: aumento della superficie della cellula. Localizzazione: cellule dell’epitelio dell’intestino e tubuli renali.
• Le ciglia sono proiezioni della superficie apicale dotate di movimento. Funzione: movimento di sostanze sulla superficie dell’epitelio. Struttura: microtubuli longitudinali. Localizzazione: vie respiratorie, genitali femminili

Baso laterale: complessi di giunzione

• Giunzioni occludenti (zonula occludens, tight junction): membrane fuse nei punti dove le proteine si uniscono. Formano una cintura che avvolge completamente la cellula. Funzione: impediscono il passaggio di molecole idrosolubili tra gli spazi intercellulari.
• Giunzioni di ancoraggio: adesione cellula-cellula e cellula-lamina basale: aree di contatto tra le cellule epiteliali e tra le cellule e il connettivo che consentono l’adesione. Connesse al citoscheletro (actina o filamenti intermedi come la cheratina), vanno a costituire una continuità tra il citoscheletro di cellule vicine. Funzione: forniscono resistenza a forze di tensione e stimoli meccanici.
• Giunzioni comunicanti (gap junction): le due membrane sono collegate da strutture proteiche, che formano canali (connessioni). Funzioni: permette il libero transito di piccole molecole (amminoacidi, nucleotidi, monosaccaridi, ioni) e comunicazione cellulare. N.B. Sono presenti anche in cellule di altri tessuti (muscolo cardiaco).

Epitelio pavimentoso semplice

Cellule piatte con margini irregolari, unite da giunzioni cellulari di ancoraggio. Epitelio più adatto a funzioni di scambio. Localizzazione: alveoli polmonari, vasi sanguigni (endoteli), mesoteli (pleure e pericardio).

Attraverso l’epitelio degli alveoli polmonari viene scambiato ossigeno e anidride carbonica alla base del processo di respirazione di un individuo.

Epitelio pavimentoso composto

Cheratinizzato: epidermide. Le cellule si appiattiscono, perdono il nucleo, accumulano cheratina (proteina fibrosa appartenente ai filamenti citoscheletrici intermedi) chiamato cheratinizzazione. L’accumulo di filamenti di cheratina e la presenza di giunzioni di ancoraggio fornisce resistenza meccanica all’epidermide (protezione).

L’alterazione delle giunzioni di ancoraggio provoca lo scollamento dell’epidermide, formazione di bolle e ulcerazioni (orali, labiali, linguali, dorso e torace), perdita di liquidi tissutali e infezioni ricorrenti.

Mutazioni nei geni della cheratina possono causare patologie come l’epidermolisi bollosa.

Non cheratinizzato: localizzato nelle prime parti del tubo digerente (bocca, esofago, faringe), vagina. Gli attriti sono limitati perché queste superfici sono bagnate da fluidi.

Epitelio cilindrico semplice

Localizzazione: tubo digerente (epitelio dell’intestino con funzione di assorbimento: i microvilli aumentano la superficie della cellula epiteliale e di conseguenza aumentano la sua capacità di assorbimento), dotti escretori di ghiandole, ovidotti (cigliato).

Epitelio intestinale

Funzione epitelio intestinale: assorbimento. Le cellule hanno delle giunzioni occludenti che sigillano gli spazi intercellulari. È presente lungo l’intera circonferenza di ciascuna cellula, vicino alla parte apicale. L’epitelio quindi funziona da barriera selettiva (alcune sostanze possono passare e altre no). Nell’intestino le sostanze nutritive devono passare attraversando internamente le cellule dell’epitelio per arrivare ai vasi, in modo selezionato.

Epitelio di transizione

Vescica e altre vie urinarie; adattamento alla superficie della vescica tramite:

• Scorrimento delle cellule con formazione di un minore numero di strati e una superficie maggiore
• Appiattimento delle cellule

Epiteli ghiandolari

Sono costituiti da cellule specializzate nella secrezione: sintesi di molecole che vengono riversate all’esterno della cellula. Esistono alcuni epiteli di rivestimento che hanno anche funzioni secretorie (es. mucosa gastrica dello stomaco). Quando cellule epiteliali svolgono solo la funzione secernente, si associano a formare strutture dette ghiandole.

Sviluppo delle ghiandole

• Cellule di un epitelio si moltiplicano, si invaginano nel connettivo e diventano cellule secernenti.
• Possono mantenere il contatto con l’epitelio da cui derivano e riversare il loro secreto sulla superficie epiteliale (ghiandole esocrine: pancreas, ghiandole salivari, ghiandole sudoripare).
• Possono perdere il contatto con l’epitelio e riversare il secreto nei vasi sanguigni (ghiandole endocrine: ipofisi, tiroide, isolotti del Langherans - insulina).

Ghiandole esocrine

• La porzione secernente è detta adenomero
• La porzione che permette al secreto di raggiungere l’esterno è detta dotto escretore (presente solo nelle ghiandole esocrine) e si divide in semplice (il dotto escretore non è ramificato: ghiandole sebacee della cute, ghiandole dello stomaco e dell’utero) e composto (il dotto escretore è ramificato, ghiandole in genere di elevate dimensioni: pancreas, ghiandole salivari, ghiandole cavità orale, stomaco e intestino)

Ghiandole endocrine

• Immettono ormoni nei capillari (sangue, torrente ematico): amminoacidi, peptidi, proteine, steroidi
• Le ghiandole endocrine non hanno dotti escretori
• Regolano e coordinano le attività metaboliche di altre cellule

Ghiandole con funzione esocrina ed endocrina

1. Pancreas: componente esocrina: enzimi digestivi; componente endocrina: insulina e glucagone
2. Fegato: componente esocrina: bile; componente endocrina: proteine del plasma, fattori della coagulazione

Ciclo mestruale (ghiandole endocrine)

Il ciclo mestruale è una sequenza di cambiamenti fisiologici periodici. Ha luogo nelle donne e ha come fine la maturazione di una cellula uovo per la riproduzione e la preparazione di un tessuto adatto al suo impianto (parete uterina). Tale processo è regolato dalla produzione ciclica di ormoni.

Ghiandole dell’organismo:

• Ipotalamo: rilascio di GnRH (fattore di rilascio delle gonadotropine)
• Ipofisi: il GnRH stimola l’ipofisi a produrre due ormoni (FSH e LH, detti anche gonadotropine) che sono in grado di stimolare l’attività dell’ovaio. L’ipofisi regola la produzione di estrogeni e progesterone in ovaio
• Ovaio: l’ovaio stimolato dall’ipofisi produce estrogeni e progesterone

Fase follicolare: dominanza degli estrogeni prodotti dal follicolo, maturazione della cellula uovo fino all'ovulazione (primi 14 giorni).

Fase luteinica: dominanza dei progestinici prodotti dal corpo luteo. Il progesterone rende la parete uterina adatta a un impianto.

Tessuto connettivo

Gruppo di tessuti con caratteristiche comuni:

• Organizzazione strutturale: cellule e matrice extracellulare (ECM): (fibrosa, sostanza amorfa o sostanza fondamentale)

Tessuti connettivi

Propriamente detti

• Popolazione cellulare eterogenea
• Vari tipi di fibre
• Sostanza fondamentale amorfa

Si divide in:

• Lasso: poche fibre, molte cellule
• Denso: molte fibre, poche cellule

Tessuti connettivi liquidi

• Popolazione cellulare tipica
• Fibre assenti
• Sostanza fondamentale acquosa

Esempi: sangue (contenuto nell’apparato circolatorio) e linfa (contenuta nel sistema linfatico)

Tessuti connettivi di sostegno

• Pochi tipi cellulari
• Fibre e sostanza fondamentale formano matrice compatta

Esempi: cartilagine (matrice fibrosa gelatinosa) e osso (matrice fibrosa e mineralizzata).

Funzione dei tessuti connettivi

• Collegamento e supporto di altri tessuti
• Meccanica (sostegno): fibre collagene, fibre elastiche, proteoglicani
• Trofica (nutritiva: vasi e composizione molecolare): diffusione attraverso la sostanza amorfa di sostanze nutritive dai vasi e ai tessuti
• Difensiva: barriera viscosa (sostanza fondamentale); cellule che partecipano ai fenomeni infiammatori.

Sistema respiratorio connettivo propriamente detto: funzione di supporto e meccanica, trofica (vasi), difensiva (cellule del sistema immunitario).

Sistema digerente connessione di altri tessuti (funzione meccanica e trofica: vasi).

Sistema digerente funzioni di connessione, meccanica e trofica (vasi).

N.B. le funzioni principali di un connettivo dipendono principalmente dalla composizione molecolare della sua matrice extracellulare!

Fibre dei tessuti connettivi