Istologia di cartilagine, osso e sangue

Cartilagine

È il primo dei tessuti specializzati ed è un tessuto che è costituito da cellule specifiche della cartilagine. Le cellule sono i condrociti immerse in ECM con caratteristiche fisico-chimiche abbastanza diverse dai tipici connettivi propriamente detti (in fase sol) e qui è più compatta e in fase amorfa allo stato di gel con funzione principale di sostegno. La cartilagine non è né innervata né vascolarizzata ed è perciò facilmente impiegabile nei trapianti perché non comporta fenomeni di rigetto. Il trofismo avviene per diffusione attraverso la ECM.

Tipi di cartilagine

Si possono distinguere:

• Cartilagine ialina
• Cartilagine fibrosa
• Cartilagine elastica

Localizzazione

La cartilagine ialina (con abbondante sostanza amorfa e fibre collagene) si ritrova nei semianelli tracheali, nelle piastre bronchiali, nel punto di inserzione delle coste sullo sterno, a livello di naso, di alcuni cartilagini laringee, nell’inserzione delle coste sullo sterno, a costituire lo scheletro fetale nelle piastre epifisarie durante l’accrescimento delle ossa nel postnatale, nelle superfici articolari di quasi tutte le diartrosi.

La cartilagine fibrosa è presente nei dischi intervertebrali, nella sinfisi pubica, nei dischi articolari, nell’inserzione dei tendini delle ossa.

La cartilagine elastica (con prevalenza di fibre elastiche) si trova nel padiglione auricolare, nel condotto uditivo esterno.

La cartilagine è rivestita da una capsula di tessuto connettivo denso: il pericondrio costituito da due strati, uno esterno e uno interno. Lo strato esterno presenta vascolarizzazione che si arresta a livello pericondriale con fibre collagene fittamente intrecciate. Lo strato più interno è dato da cellule parzialmente differenziate che sono cellule condrogeniche, capaci di differenziarsi in cellule della cartilagine con fibre reticolari che fanno da supporto, da componente stromale.

La cartilagine ialina di aspetto vitreo presenta elevata resistenza meccanica alla compressione, flessione, deformabilità: non ha aspetto uniforme al di sotto del pericondrio e con aspetto ancora variegato in posizione eccentrica. Nella porzione più interna sono disposte in gruppi con cellule di forme rotondeggianti disposte in gruppi detti isogeni e accolte in cavità dette lacune. Alla periferia del tessuto appaiono isolate con forma allungata, fusiforme, ovoidale e raccolte in gruppi e le lacune sono più ravvicinate. La matrice dello stato in gel compatto presenta una componente fibrillare e amorfa (50% e 30% del peso secco rispettivamente).

Ogni lacuna è circondata da ECM con concentrazioni più elevate di PG e minori di fibrille collagene, in una regione definita matrice territoriale fortemente metacromatica e basofila, mentre quella matrice più lontana in cui prevalgono le fibre collagene è detta matrice interterritoriale a carattere eosinofilo. Le cellule, infine, sono circondate da una sottile guscio di rivestimento a ridosso dei gruppi isogeni con glicoproteine e collagene di gruppo VI. Parleremo di CHONDRON con PCM che funge da trasduttore di segnali meccanici mediante interazione di collagene di tipo VI con integrine e/o acido ialuronico sul plasmalemma.

ECM

Ha funzioni strutturali che variano da quella di sostegno a quella trofica, ma la matrice è anche importante per motivi funzionali di trasduzione di segnali meccanici con conversione di segnali biochimici endocellulari con modificazione nel metabolismo delle cellule che in base al tipo e alla durata dello stimolo o introducono ancora matrice o provvedono alla sua parziale degradazione.

Nella ECM per la componente fibrillare parleremo quasi sempre di collageni di tipo II scarsamente rappresentati, mentre per i GAG abbiamo l’acido ialuronico e numerosi proteoglicani come biglicano, decorina, aggrecano e SLRP.

Se osserviamo la matrice della cartilagine al TEM notiamo strutture allungate che sono le fibrille collagene e le piccole zone elettrondense dovrebbero corrispondere agli aggregati proteoglicani. Il classico proteoglicano è l’aggrecano su cui vanno a inserirsi GAG come Condroi-4-solfato, Condroitin-6-solfato e il cheratan-solfato. L’aggregato proteoglicanico è costituito da un asse di acido ialuronico a cui si legano centinaia di molecole di aggrecano.

Il collagene di tipo II (fibrillare ad alto contenuto di idrossilisina ed è associato al collagene di tipo XI nella costituzione delle fibrille). Molecole di collagene di tipo IX sono legate covalentemente alle molecole di tipo II con una distribuzione periodica. Per visualizzare le fibre deve avvenire la digestione della componente amorfa: sono assenti nella matrice territoriale, mentre le fibre di calibro minore sono periferiche e sono disposte più internamente secondo le linee di forza.

Istogenesi dalla V settimana nel mesenchima

È un tessuto di origine mesenchimatica con cellule isolate di forma stellata immerse in ECM molto abbondante, ma alcune di queste cellule iniziano a proliferare per costituire un primo nucleo di cellule che costituisce il blastema protocondrale e queste cellule perdono nei loro prolungamenti e si parla di aspetto simil epitelioide e questa vicinanza è mediata anche da proteine adesive come le cadeine, ma la stretta vicinanza riduce la possibilità dell’arrivo di O₂ con ridotta pressione parziale di ossigeno responsabile dell’espressione di un fattore di trascrizione inducibile dall’ipossia H1F1A con attivazione di geni “master genes” con differenziamento condrocitario (SOX-5, SOX-6, SOX-9).

Hanno anche la capacità di sintetizzare la matrice, ma se queste cellule stanno cercando di diventare cellule della cartilagine, anche la matrice cercherà di assomigliare a una matrice di tipo cartilagineo compatta e non mesenchimatico. Questo comporta che le cellule che possono ancora secernere matrice e dividersi incontreranno maggiore difficoltà ad allontanarsi l’una dall’altra, ma a un certo punto modificandosi e compattandosi la matrice verranno poi a trovarvisi intrappolate in una ECM solida ed ecco che si formano una serie di cellule successive (gruppo isogeno, perché hanno la stessa origine dalla prima cellula rimasta intrappolata) per successive poche mitosi. Nell’accrescimento interstiziale le cellule iniziano a differenziarsi e contemporaneamente continuano a dividersi: da cellule mesenchimali d’aspetto stellato che producono matrice fluida diventano cellule cartilaginee che producono matrice in fase gel compatta e le nuove cellule che si dividono per successive mitosi non possono più allontanarsi e rimangono intrappolate a formare i gruppi isogeni. Così si hanno cellule completamente mature: i condroblasti dopo la proliferazione e secrezione di ECM che li circonda e incarcera diventano quindi condrociti. Alla periferia di questa blastema stimolate da proteine morfogenetiche dell’osso BMP le cellule dello strato interno del pericondrio si dividono secondo piani di segmentazione paralleli alla superficie con la conseguenza che queste cellule man a mano che si dividono si impilano e questo secondo tipo di accrescimento avviene per apposizione senza dare origine ai gruppi isogeni. La cellula più esterna mantiene le caratteristiche di cellula staminale unipotente, mentre quella sottostante mantiene un piano di segmentazione parallelo alla superficie dello strato esterno del pericondrio: le ultime cellule neoformate hanno piani di segmentazione non più paralleli e danno origine alle cellule dei gruppi isogeni.

Cartilagine di incrostazione

La cartilagine di incrostazione si trova a livello delle diartrosi e la caratteristica peculiare è di non avere il pericondrio, per cui due superfici dure scabrose, irregolari non scorrerebbero l’una sull’altra. Se aggiungiamo il pericondrio aggiungiamo un fattore limitante per l’articolazione, ma fa sì che non arrivino vasi sanguigni che si capillarizzano, per cui le sostanze trofiche sono veicolate dal liquido sinoviale o sinovia che riempie la cavità articolare ed è prodotta da alcune cellule della membrana sinoviale: sinoviociti di tipo A con il compito di mantenere deterso, pulito il liquido sinoviale con proprietà lubrificanti. La sinovia è prodotta dai sinoviociti di tipo B. La cartilagine articolare presenta una struttura tipica ed è particolarmente sottoposta a stress meccanico e possiamo distinguere 4 strati:

• Strato superficiale o tangenziale: presenta la maggior parte della componente fibrillare maggiormente rappresentata con fibre collagene disposte tangenzialmente alla fibra articolare e risponde a una maggior resistenza al carico durante il movimento articolare e per favorire lo scorrimento sia le cellule della cartilagine che le cellule B producono lubricin (Pgr4);
• Strato intermedio: è lo strato più spesso, più alto e si assiste a una diminuzione della concentrazione delle fibre collagene e aumenta la componente amorfa e queste fibre sono di calibro maggiore e mancano di disposizione particolare. Anche questa diminuzione risponde a motivi biomeccanici perché i GAG possiedono i gruppi anionici che legano acqua e in caso di compressione si avvicinano e tendono a respingersi. Se sulla cartilagine viene fatto un carico, le catene dei GAG tendono ad avvicinarsi tra loro, così le molecole d’acqua debolmente legate da gruppi anionici, si distendono e si allontanano: l’allontanamento dei GAG determina una resistenza alle forze esercitate perché cariche dello stesso segno tendono a respingersi con maggior resistenza possibile alla forza esercitata. L’acqua funge da cuscinetto idraulico.;
• Strato profondo o radiale;
• Strato di cartilagine calcificata.

Negli ultimi due strati le fibrille collagene cambiano ancora disposizione e stavolta abbiamo distribuzione perpendicolare alla superficie dell’osso e vanno a inserirsi dentro l’osso e questo permette ancora una distribuzione dei carichi: se le fibre si dispongono perpendicolarmente alla superficie ossea. E a separare lo strato radiale dalla cartilagine calcificata si ha un limite ondulato che prende il nome di tide mark e nella calcificata progressivamente e gradatamente si depositano i sali minerali ed ecco perché è immediatamente sovrastante alla superficie ossea subcondrale e se la calcificata tende ad aumentare si assiste a un innalzamento del tide mark.

Cartilagine elastica

La componente fibrillare è fondamentalmente rappresentata con orceina o metodo di Weigert con scarsa quantità di componente amorfa in favore di quella fibrillare. Come nella cartilagine fibrosa si ha scarso collagene di tipo II e si ha la tendenza a considerarlo cartilagine di transizione dai connettivi propriamente detti e la cartilagine ialina e si evince dal fatto che sono collagene di tipo I e poi i condrociti rappresentano una capsula.

Tessuto osseo

Funzioni

• Sostegno
• Protezione
• Emopoiesi
• Movimento
• Metabolismo di calcio e fosforo

Ha un metabolismo molto elevato e non è da considerare struttura statica e inamovibile, ma in continuo movimento garantendo deposito di calcio e fosforo. I costituenti dono dati dal 65% minerale (cristalli di calcio di idrossiapatite), 25% di collagene, 10% di acqua. Essendo un connettivo la componente organica presenterà componente collagenica, ma anche proteoglicani, glicoproteine, GAG. I minerali sono rappresentati da fosfato di calcio (85% di carbonato di calcio). Si parla di tessuto osseo lamellare e non lamellare: è diversa la modalità con cui le varie componenti dell’osso si organizzano e si presentano insieme, nell’età adulta si ha solo a livello dell’alveolo dentale, delle suture e nel feto. Nell’osso di tipo lamellare, invece, abbiamo strati sovrapposti detti lamelle a seconda di osso compatto od osso spugnoso. Per questa sua mineralizzazione si ha una certa difficoltà nella preparazione del preparato istologico: può essere osservato in toto preservandone sia la componente organica ed inorganica, ma gli studi si fanno prevalentemente su una o sull’altra. Devo togliere, devo sottrarre o la componente inorganica decalcificando con acidi deboli come acido citrico oppure con agenti chelanti il Ca²⁺ come l’EDTA (etilen-diammino-tetraacetico). Oppure è possibile osservare la componente inorganica e lo lascia all’aria, al sole con conseguente degenerazione della componente organica: ma non posso ancora osservarla al M.O. quindi levigo l’osso con la cote (pietra per affilare i coltelli) e viene assottigliato sino a ottenere un disco molto sottile. Si usano poi un vetro portaoggetto e un vetro copri-oggetto e aggiungo una goccia di balsamo che poi solidifica e mantiene il vetro per anni: ne consegue che l’indice di rifrazione è diverso da quello dell’osso: osservo delle lacune scure perché l’indice di rifrazione è stato modificato, questo perché il tessuto osseo privo di componente organica appare grigio e permette di osservare più dettagliatamente spazi molti ampi che sono i canali di Havers. Intorno ai canali di Havers si hanno strutture anulari in cui a intervalli regolari osserviamo sia le lacune che una disposizione a strati, questa zona è detta breccia o sistema interstiziale in cui è riconoscibile la struttura lamellare e si frappone tra un osteone e un altro e sarà delimitato da una serie di lamelle.

Osso compatto e osso spugnoso

Per osso compatto si intende un osso che a un esame macroscopico non presenta cavità, quindi si intende che a esame microscopico le cavità saranno comunque visibili. Per contro nello spugno le cavità sono ben evidenti a occhio nudo con trabecole che permettono la comunicazione di spazi intercomunicanti tra loro. Sulla base di questa classificazione posso suddividere le ossa in tre classi:

• Osso lungo con diafisi centrale e due zone periferiche dette epifisi: la diafisi è quella porzione centrale data da osso compatto che delimita uno spazio interno che è il canale midollare. Mentre per epifisi si intendono una regione distale e una prossimale anatomiche (o meglio le due estremità superiore e inferiore) con osso spugnoso rivestito da un sottile strato di osso compatto che poi si continua con l’osso compatto della diafisi che si fa più spesso e tozzo: le cavità intercomunicanti sono a loro volta comunicanti con le cavità intermidollari;
• Osso breve è quell’osso rivestito da osso compatto a delimitare osso spugnoso;
• Osso piatto simile a un sandwich con il companatico (l’interno) di osso spugnoso: nel caso di ossa del cranio si parla di tavolato esterno e tavolato interno a delimitare una struttura interna definita la diploe.

Tessuto osseo lamellare

Distinguiamo una serie di lamelle parallele tra loro con spessore di 7 micrometri e queste lamelle sono costituite prevalentemente da osteociti alloggiati all’interno di lacune ossee in cavità della matrice calcificata: ma queste lacune non sono isolate, ma tra lacune si osservano sottili canalicoli ossei che le mettono in comunicazione tra loro. Questo perché l’osteocita è una cellula stellata e il corpo cellulare normalmente ovalare è all’interno della lacuna e i suoi prolungamenti si insinuano nei canalicoli e prendono rapporto con analoghi osteociti localizzati in canalicoli vicini e avvengono tramite nexus. La lamella ossea è presente sia nell’osso compatto che in quello spugnoso con struttura dell’osteone che normalmente si forma nell’osso compatto e non nello spugnoso.

Osso compatto

In sezione trasversale si nota intanto il periostio, capsula di rivestimento ossea a eccezione delle superfici articolari (con l’eccezione dell’ATM) costituito esternamente da una lamina di tessuto connettivo fibrillare denso a fasci intrecciati con al di sotto un singolo strato di cellule appiattite differenziate con sottile trame di fibre reticolari dette cellule osteoprogenitrici: viene avvicinato da vaso sanguigno che attraversano il periostio, lo superano e si distribuiscono a tutto l’osso. E una delle conseguenze della mineralizzazione dell’ECM è l’assoluta impermeabilità con liquidi tissutali che non possono diffondere, quindi è necessaria la...