Istologia e embriologia - istologia dei tessuti, cancerogenesi e morfogenesi

Corso di istologia (II semestre)

Docenti

Prof.ssa Di Renzo e Prof. Trusolino

Esami orali

5 marzo 2013

I tessuti epiteliali

Classificazione in base alla forma

• Epitelio squamoso (o piatto) semplice (o monostratificato)
• Epitelio cubico (o cuboide) semplice (o monostratificato)
• Epitelio cilindrico (o colonnare o batiprismatico) semplice (o monostratificato)
• Epitelio squamoso (o piatto) composto (o pluristratificato)
• Epitelio cilindrico (o colonnare o batiprismatico) composto (o pluristratificato) → solo in un breve tratto dell'uretra maschile (non è corretta come classificazione)
• Epitelio cilindrico (o colonnare o batiprismatico) pseudostratificato

Classificazione in base alla specializzazione

1. Epiteli di rivestimento

Le cellule hanno forme diverse ma caratteri comuni, per adempiere alla funzione di barriera, secrezione, assorbimento. Le cellule sono quindi polari, ovvero presentano un orientamento di due poli posizionati sulla membrana basale; inoltre esse comunicano mediante giunzioni intercellulari, mantenendo comunque una separazione. Essendo le cellule attaccate (assenza di vasi).

Epiteli caratteristici

• Epitelio dell'intestino tenue: L'epitelio è di tipo colonnare semplice; il tessuto epiteliale dell'intestino tenue ha come funzioni principali l'assorbimento delle molecole scomposte, ma anche la secrezione degli enzimi digestivi e del muco mediante esocitosi; il muco è secreto dalle cellule caliciformi mucipare, ed è costituito da glicoproteine e proteoglicani che, attirando molecole di acqua, creano un ambiente solubile per la digestione, proteggendo la parete interna dell'intestino stesso.

Cripte e cellule interne

Le cripte (spazi tra i villi) sono rivestite dalle cellule di Paneth (simili a granulociti), che accumulano secreti densi e ricchi di proteine meno glicosilate, con azione difensiva. Inoltre, sono presenti cellule endocrine con secrezione di ormoni ad effetto paracrino (aumento secrezione cellule adiacenti) come serotonina, enteroglucagone, somatostatina. Al fondo delle cripte troviamo le cellule staminali.

Giunzioni e trasporto

Le cellule sono poi collegate da apparati giunzionali che permettono alle cellule epiteliali monostratificate cilindriche; queste giunzioni garantiscono il passaggio di materiale selettivo ed unilaterale di sostanze assorbite.

Giunzioni (classificazione funzionale)

• Meccaniche o ancoranti (aggancia saldamente le membrane delle cellule – interazione cellula-cellula – mantenendo un ampio spazio ed impedendo il passaggio di molecole); si possono attaccare i filamenti intermedi (detti desmosomi) o i filamenti di actina/miosina (dette cinture di adesione); le proteine che collegano le cellule appartengono sempre alla famiglia delle caderine. Il legame tra cellula e matrice extracellulare avviene invece mediante contatti focali con l'actina (giunzioni dinamiche) e emidesmosomi (giunzioni stabili) con filamenti intermedi.
• Strette o occludenti, che saldano le cellule; sono fondamentali nell'intestino perché nella membrana apicale creano delle “incollature” tramite le proteine claudine e occludine che formano delle palline disposte a file in senti antiparalleli, saldando continuamente tra loro le membrane cellulari.

Gli spazi tra le varie palline proteiche sono minimi, e tanto più sono vicini, tanto minore è il passaggio di molecole; nella vescica, le giunzioni sono talmente strette da impedire il passaggio delle molecole d'acqua, anche in condizioni di alta pressione. Nell'intestino sono leggermente più larghe, e passano alcune molecole d'acqua; nella cistifellea invece l'acqua nella bile viene assorbita in modo da concentrare la bile (formazione di calcoli a causa di precipitazione di soluto).

Le fusioni di membrana nelle giunzioni mantengono quindi l'impermeabilità e la polarità della cellula; le proteine di membrana immerse nel dominio apicale non passano la giunzione e quindi riescono a mantenere una diversa concentrazione proteica a livello apicale e a livello baso-laterale (es. apparato Golgi).

• Trasporto intracellulare e paracellulare (varia da cellula a cellula); per il trasporto del glucoso ad esempio, il simporto situato nella membrana apicale degli enterociti e nelle cellule del rene permette di mantenere la giusta concentrazione di monosaccaride, sfruttando le concentrazioni di sodio mediante la pompa Na/K; quando il glucosio entra nella cellula viene modificato per fosforilazione, per cui il trasporto dall'esterno all'interno può avvenire in modo passivo nelle altre cellule, mentre nell'intestino e nel rene deve accumularsi e non fosforilarsi, per poi essere trasportato nel sangue (ecco il motivo del simporto).

Giunzioni strette

Le giunzioni strette: i trasporti sono governati da giunzioni strette e dalla vicinanza di proteine costitutive (claudine, occludine ecc.); perciò l'epitelio intestinale è 10.000 volte più permeabile al Na di quello della vescica. Inoltre, sono anche dinamiche e selettive. A seconda di dove è concentrato il sodio, l'acqua diffonde o si sposta mediante trasporto paracellulare. Nel caso dell'epitelio dell'intestino o della cistifellea le claudine permettono un passaggio selettivo di acqua e sodio.

Le giunzioni strette sono più adese a seconda delle concentrazioni del Mg; questa scoperta è stata effettuata in seguito ad una malattia ereditaria dove la minor concentrazione di Mg e quindi una minor selettività e adesione delle giunzioni.

Muco e difesa

Lo strato di muco prodotte dalle cellula caliciformi mucipare inserite tra gli enterociti costituisce la maggior barriera verso i patogeni che derivano dall'intestino; se la carica batterica è bassa è fisiologica, ma in caso di carica batterica alta, le barriere aspecifiche sono insufficienti, e i batteri proliferano entrando in contatto con gli enterociti: qui incontrano una seconda protezione, costituita dalle defensine e dal lisozima, prodotte dalle cellule di Paneth ed immesse nel lume intestinale mediante trasporto dalla membrana basale all'apice (contro gradiente).

Il muco, le defensine, il lisozima e le giunzioni strette sono barriere difensive aspecifiche. L'ingestione di batteri viene chiamato tossinfezione alimentare.

Giunzioni gap

Le singole cellule sono collegate tra loro in modo da creare un'unità funzionale; questa collaborazione è permessa dalle giunzioni gap (comunicanti), costituite da sei proteine dette connessine, che formano i connessoni che si uniscono a formare un poro-canale; dal punto di vista meccanico non è rigido, ma è efficiente per il passaggio impermeabile di materiali.

A seconda della regolazione del diametro del tubo, mediante concentrazione di Ca, possono passare determinate molecole, che siano appunto compatibili col diametro del tubo. In questo modo ad esempio la concentrazione di Na viene mantenuta costante in tutte le cellule, non solo nel tessuto epiteliale ma anche nei tessuti muscolari (es. cuore).

Un certo grado di regolazione è maggiore e più importante in determinati tessuti. Le connessine sono codificate da 21 geni e sono espresse in modo tessuto-specifiche; in caso di mutazioni dei geni delle connessine si formano determinate patologie, che però viene limitata grazie al gran numero di geni diversi che le esprimono. Le connessine sono numerate a seconda del peso molecolare; ad esempio la connessina Cx32 si trova nella mielina del sistema nervoso, e un'eventuale mutazione del gene causa la neuropatia di Charcot-Marie-Tooth. La mutazione di Cx46 invece, essendo situata nel cristallino, causano la cataratta.

Epitelio di rivestimento dell'intestino crasso

Adibito all'assorbimento della bile e soprattutto dell'acqua; essendo l'assorbimento più limitato, le cellule sono più semplici, come enterociti specializzati ad assorbire H₂O (cellule assorbenti acqua) e cellule caliciformi mucipare per la secrezione di muco che protegge soprattutto dall'attrito. Non sono presenti villi e sono scarsi i microvilli, mentre sono abbondanti le pieghe.

Patologie

• Diarree batteriche virali, provocate da batteri e virus ingeriti.
• Tumori endocrini gastro-entero pancreatici (GEP): Nelle cripte si trovano cellule enteroendocrine che fanno esocitosi ed endocitosi di ormoni; una patologia provocata da un eccesso ormonale (es. serotonina che è un vasodilatatore).
• Celiachia: l'intolleranza al glutine è determinata da anticorpi che attaccano la mucosa, distruggendo i villi e limitando l'assorbimento dell'epitelio (base autoimmune); è quindi un'infiammazione cronica dell'epitelio, che di conseguenza si presenta piatta.

Epitelio delle vie respiratorie

Alcuni distretti delle vie respiratorie, come la laringe, la trachea e i bronchi, sono rivestite da placche cartilaginee che conferisce mobilità alla struttura ma mantiene il lume aperto (beante). Questo scheletro è necessario per mantenere aperte le vie, in modo che la pressione negativa generata all'interno dei polmoni bilanci la pressione costante esterna e permetta all'aria di entrare. Questo bilanciamento della pressione è importante soprattutto nelle immersioni subacquee.

In caso di poliomielite, vengono danneggiati i motoneuroni che controllano la muscolatura della gabbia toracica, impedendo la normale respirazione.

Il rivestimento interno dei tubi non è funzionale all'assorbimento, dove le cellule sono cilindriche ciliate, con aspetto pseudostratificato; attraverso queste cellule non c'è trasporto, e non sono quindi impilate ordinatamente (es. intestino), ma devono essere ben adese per non far passare l'aria attraverso. Gli organelli all'interno di queste cellule non sono fissi, e i nuclei sono sfasati tra di loro (no polarità intracellulare).

Componenti delle vie respiratorie

• C. ciliate
• C caliciformi mucipare
• Ghiandola
• Cartilagine
• C. muscolare liscia
• C. Clara
• Vasi sanguigni
• Membrana Basale
• Surfactante
• Pneumociti I
• Setto alveolare
• Pneumociti II

Alveoli

Una volta che le vie aeree si ramificano ai bronchioli, essi si espandono in concamerazioni a grappolo chiamati alveoli, la cui parete molle è priva di scheletro cartilagineo; essi sono compressi uno sull'altro, e stanno aperti solo grazie allo stroma polmonare che li contiene e all'espansione della gabbia toracica.

Le concamerazioni presentano una superficie molto ampia, in modo da permettere un efficiente scambio gassoso; esse sono circondate da numerosi capillari. In questa area l'epitelio cambia conformazione gradualmente, passando dall'epitelio dei bronchioli che man mano si appiattiscono negli alveoli. Essi sono quindi rivestiti da epitelio piatto monostratificato, contenente vasi sanguigni rivestiti anch'essi da un epitelio piatto monostratificato chiamato endotelio. Lo scambio aria-sangue avviene attraverso i pneumociti I, l'endotelio e il lume del capillare.

Cellule delle pareti alveolari

• Pneumociti di tipo I: cellule molto piatte che costituiscono una sottile barriera aria-sangue.
• Pneumociti di tipo II: cellula rotondeggiante che aggettano verso il lume alveolare. A partire dalla 35^a settimana di gravidanza iniziano a produrre il surfactante, agglomerati di fosfolipidi e lipoproteine (SP-B, SP-C, SP-A, SP-D) monostratificati e lamellari, che mantiene distesi gli alveoli e ne impedisce il collasso (funzione tensioattiva); inoltre ha la funzione di antibatterico e antinfiammatorio (grazie alle SP-A e SP-D che legano le membrane batteriche).
• Macrofagi: grandi cellule con forte capacità fagocitaria, liberi nell'alveolo, che elimina i batteri assieme alle SP-A e SP-D. Essi non riescono a processare ed eliminare le particelle inerti dovute all'inquinamento e al fumo, che dopo essersi accumulate nei macrofagi li fanno morire e si depositano sulla parete polmonare.

Patologie respiratorie

Nella malattia delle membrane ialine o sindrome distress respiratorio il mancato sviluppo degli alveoli soprattutto in caso di nascita prematura; questi neonati presentano una carenza di surfactante, che fa quindi collassare gli alveoli.

L'enfisema è invece una patologia in cui, in seguito ad infezioni virali o fumo, vengono distrutte le pareti alveolari, riducendo le concamerazioni e quindi la superficie. Inoltre, si ispessisce la barriera aria-sangue, peggiorando gli scambi gassosi ed accumulando pus negli alveoli. Altre infezioni e lesioni croniche del polmone fanno aumentare lo spessore delle membrane basali (fibrosi polmonare).

Sia il polmone che la gabbia toracica sono rivestiti da un epitelio piatto monostratificato bagnato che riveste le pleure, doppia membrana sierosa chiusa che rivestono esternamente il polmone; questo epitelio viene chiamato mesotelio. Separata dalla pleura troviamo un'ulteriore membrana che riveste il polmone internamente. Le pleure hanno una pressione negativa, e le due superfici sono strettamente collabite (adese); in questo modo quando la gabbia toracica si espande, il polmone segue il movimento, espandendosi a sua volta.

Nelle pleuriti il liquido si accumula all'interno della cavità, riducendo lo spazio per l'espansione del polmone; si possono anche creare delle lesioni nella pleura che, essendo altamente innervata, provoca dolori lancinanti.

Negli pneumotoraci semplici o a valvola, si sviluppa un canale tra gli alveoli e le pleure, formando delle bolle; quando le bolle si rompono, l'aria entra (per effetto della pressione negativa) nella pleura, comprimendo il polmone. È sufficiente eliminare l'aria dalla pleura per risolvere il problema.

Simile alla pleura è il pericardio, ovvero la membrana che riveste il cuore (un'eventuale infezione e aumento di liquido porta a pericarditi) e il peritoneo, la membrana che riveste la cavità addominale ed è rivestita dal mesotelio; gli organi del tubo digerente sporgono dal peritoneo, mentre il pancreas si aggetta (organo extraperitoneale). Un'infezione del peritoneo causa un'abbondanza di liquido nello spazio peritoneale (ascite) causato da uno squilibrio proteico e ionico, che non trattiene quindi l'acqua.

In caso di mesotelioma (tumore del mesotelio) dovuto soprattutto a respirazione di agenti patogeni non eliminabili dai macrofagi. 8 marzo 2013

Epidermide e cute

L'epidermide è un epitelio piatto pluristratificato cheratinizzato o corneificato, costituito da squame cornee superficiali; al di sotto troviamo tessuto connettivo. Oltre ad uno strato superficiale, c'è uno strato più denso (derma), tessuto connettivo mobile grazie alle cellule adipose (scorrimento epidermide); quando l'epidermide non scorre nei punti in cui solitamente scorre è presente qualche patologia. L'epidermide palmo-plantare contengono uno strato superficiale più spesso e ricche di squame cornee, mentre l'epidermide addominale o quella interna degli avambracci sono meno ricche di squame cornee: in caso di trapianto di epidermide bisogna tener conto della diversa tipologia e del diverso spessore del tessuto.

Gli ultimi strati sono costituiti da cellule morte, cheratinizzate poiché ripiene di cheratina al punto da uccidere il nucleo della cellula; in realtà il termine cheratinizzato non indica la localizzazione esclusiva della proteina nell'epidermide, anzi la cheratina è situata anche nei filamenti intermedi. È fondamentale sapere la composizione dei filamenti intermedi in diagnostica anatomo-patologica come marcatori per diagnosticare le metastasi tumorali (identificazione mediante anticorpi per i filamenti intermedi; circa nel 7% delle metastasi individuate non si riesce ad identificare il tumore d'origine).

Negli strati profondi l'aspetto non è piatto, come lo strato basale, è costituito di cellule proliferanti (staminali), e successivamente alla mitosi le cellule abbandonano la membrana basale, perdendo le caratteristiche di staminalità (consensi adesivi).

Un ulteriore strato, detto spinoso, è costituito da cellule poligonali che contengono una grande quantità di desmosomi (spine), con la placca profonda di desmoplachina e placcoglobina, con caderine (desmogleina e desmocollina) che collegano le cellule limitrofe; qui i filamenti intermedi vengono chiamati tonofilamenti. Questo strato conferisce all'epidermide la resistenza meccanica.

Tra gli strati più superficiali c'è lo strato granulare, che presenta granuli ricchi di ceramidi e sfingolipidi, che conferiscono un rivestimento lipidico impermeabile attorno alla cellula; la somministrazione di farmici trancutanei è molto difficile, proprio per questa incredibile impermeabilità. In questo strato è presente un involucro proteico poco solubile, interno alla cellula, ricche di involucrina e loricrina (danno la forma alle squame cornee e le rendono impermeabili). Infine c'è uno strato corneo superficiale, con alto grado di cheratinizzazione.

Nei vari strati sono espressi diverse tipologie di cheratine. L'impermeabilità è conferita anche dalle giunzioni strette, soprattutto nello stato granulare. Nell'epidermide palmo-plantare è presente anche uno strato lucido, dove le cheratine sono lucide.

Cellule dell'epidermide

• Cellule epiteliali squamose
• Cellule di Langherans (macrofagi), sparse tra quelle epiteliali
• Cellule di Merkel, composte da cellule nervose
• Melanociti, abbondanti per la colorazione dell'epidermide e per la derivazione di tumori (melanomi). Da qui deriva la melanina, che assorbe i raggi e colorare il tessuto; la differenza di pigmentazione è determinata solo dalla differente quantità e organizzazione di melanina
• Cheratinociti sono invece le cellule epidermiche generali, trapiantabili in caso di gravi ustioni; essi vengono anche usati in terapia genica ex vivo (autotrapianti).

I melanociti generano melanomi per la loro grande motilità, che diventa pericolosa in caso di trasformazione, provocano...