Istologia ed embriologia - pelle

La pelle

Introduzione

La pelle (o cute) è un organo degli animali vertebrati composto da uno strato relativamente spesso di tessuto che protegge i muscoli e gli organi sottostanti. La pelle, nelle creature regolarmente esposte ai raggi del Sole, ha una pigmentazione. La pigmentazione può essere molto diversa nei vari gruppi umani. La pelle dei Mammiferi è spesso ricoperta di peli, e se questi sono particolarmente abbondanti vengono definiti "pelliccia". Il principale scopo dei peli è di migliorare l'isolamento termico della pelle.

La pelle, se danneggiata, tende a guarire formando una cicatrice, spesso con perdita di pigmentazione. La pelle è conosciuta anche come "l'organo più grande del corpo umano", e infatti la sua superficie è di circa 2 m². Nel derma, la parte più interna della pelle, sono contenuti: le ghiandole sebacee, che producono il sebo, un grasso che protegge la pelle; i vasi sanguigni; i bulbi piliferi e i peli, che si drizzano col freddo.

La pelle è una tuta biologica con uno spessore che varia tra 1 e 4 mm. Il suo peso è di circa 3 kg, con un'impermeabilità medio-alta ed è disponibile in 21 opzioni di colore diversi. La prima funzione di tale tuta biologica è quella di regolare la temperatura corporea, ed è per questo che sono presenti numerosi termoconvertitori e termodeflettori. Per quanto riguarda la manutenzione, la pelle è dotata di un sistema self-cleaning e di uno di lubrificazione.

La pelle è un pessimo conduttore a secco, mentre in umido la resistenza al passaggio di corrente elettrica diminuisce. Inoltre, la pelle è in grado di autoripararsi sia totalmente che parzialmente, a seconda del grado e del tipo di lesione.

Struttura dell’epidermide

La cute è formata da tre strati che, dall’interno all’esterno, sono:

• Ipoderma;
• Derma;
• Epidermide.

La pelle vera e propria, cioè la pelle visibile all’occhio, è lo strato più esterno della cute, l’epidermide. Le cellule dell’epidermide poggiano sulla lamina basale. L’epidermide è un epitelio pluristratificato cheratinizzato.

Tutte le cellule dell’epidermide hanno origine da un’unica cellula staminale. A seguito di una serie di mitosi ineguali (cioè una delle due cellule figlie si differenzia mentre l’altra continua ad essere staminale), da un’unica cellula prendono vita quattro tipi di cellule diverse, che formano i quattro strati dell’epidermide:

1. Strato germinativo;
2. Strato spinoso;
3. Strato granuloso;
4. Strato corneo.

Lo strato germinativo è l’unico strato che poggia direttamente sulla lamina basale. Tale strato è formato da una sola fila di cellule. Tali cellule sono unite tra loro tramite desmosomi e alla lamina basale tramite emi-desmosomi. Le cellule dello strato germinativo sono saldamente unite alla membrana basale attraverso le proteine laminina e integrina e se ne distaccano solo al momento della mitosi.

Sulla superficie della cellula sono presenti dei particolari recettori per fattori di crescita, come il keratan growth factor (KGF) e l’epidermal growth factor (EGF). Quindi l’adesione alla lamina basale inibisce la mitosi di tali cellule. All’arrivo di segnali di distacco che si uniscono ai recettori dei fattori di crescita, la cellula si separa dalla lamina basale e inizia il processo di mitosi. Tale separazione dalla lamina basale è resa possibile da C-Myc, un fattore promotore della mitosi.

Delle due cellule figlie che si originano, una si differenzia e migra verso lo strato successivo, mentre l’altra ritorna sulla lamina basale. La direzione di spostamento della cellula differenziata è dettata da un gradiente crescente di calcio verso l’alto.

Lo strato spinoso è formato da 2-3 strati di cellule. Tale strato è stato definito a seguito dell’esperienza fatta nel 1667 da Marcello Malpighi, che le osservò al microscopio ottico e notò la presenza di strutture simili a spine sulla superficie delle cellule. Oggi si sa che quelle strutture a spina sono strutture di giunzione intercellulare (emidesmosomi). Gli emidesmosomi sono strettamente connessi al citoscheletro della cellula. La presenza massiva di desmosomi forma una barriera desmosomica atta a bloccare il passaggio di eventuali sostanze, sia dall’interno all’esterno che viceversa. Tale struttura è resa maggiormente impermeabile dalla presenza di tight-junctions.

Lo strato granuloso è formato da 3-4 strati di cellule. Tale strato è stato definito così data la presenza, nel citoplasma di queste cellule, di strutture simili a granuli. Queste cellule sono connesse meno strettamente tra di loro rispetto allo strato precedente, formando delle aree dette microspazi. I granuli sono formati da ammassi di cheratoialina, un precursore della cheratina, proteina citoscheletrica dei filamenti intermedi presente abbondantemente nell’ultimo strato. I microspazi sono tappati dalla barriera lipidica, quindi soltanto a sostanze liposolubili sarà reso possibile il transito. L’insieme delle cellule dello strato granuloso immerse nella barriera lipidica forma il sistema mattoni-malta. I mattoni sono le singole cellule unite insieme dalla malta lipidica.

Nella composizione lipidica della malta giocano un ruolo fondamentale le ceramidi. Le ceramidi sono una famiglia di molecole lipidiche. Una ceramide è composta da sfingosina e acido grasso. Ceramidi si trovano in alta concentrazione nelle membrane cellulari. Sono una delle componenti lipidiche fonte di sfingomielina: uno dei principali lipidi dello doppio strato lipidico delle membrane cellulari. Per anni si riteneva che le ceramidi e altri sfingolipidi nella membrana cellulare fossero puramente elementi strutturali. Questo è riduttivo: uno degli aspetti affascinanti delle ceramidi è il fatto che possono essere liberati dalla membrana da enzimi per fungere come trasmettitori di segnali.

Le funzioni meglio note delle ceramidi, come segnalatori cellulari, concernono la regolazione della differenziazione, proliferazione, apoptosi. Nella malta sono presenti dei domini strutturali caratterizzati da ripetizioni della composizione. La malta è per lo più formata da strati di colesterolo sovrapposti in verticale aventi un periodo di 13 nm. Tra uno strato e l’altro troviamo un impasto di ceramidi 1-9 e acidi grassi. Tale dominio ha un periodo di 6 nm. Analizzando meglio tale sistema è riscontrabile un ulteriore periodo di circa 300 Å.

Ogni microsistema presenta alle sue estremità delle regioni polari mentre all’interno sono riscontrabili dei domini di 13 nm e di 6 nm. Dall’analisi di tale microstruttura si è visto che i vari strati della malta lipidica sono fagliati, cioè presentano delle aperture ed inoltre sono presenti degli ulteriori sistemi di regolazione del flusso di trasporto, detti domini flessibili, che sfruttano l’inclinazione delle code idrocarburiche di acidi grassi insaturi. Tale sistema si definisce maltosoma. Da qui è possibile comprendere come le sostanze polari riescano a passare tale barriera. Le teste polari del maltosoma, nella loro disposizione, creano dei canali dedicati al passaggio delle sostanze polari.

Lo strato corneo, l’ultimo strato dell’epidermide, è costituito da molti strati di cellule morte. Tali cellule, cheratinociti, sono ricchi di cheratina. L’organizzazione stratiforme dello strato corneo crea un envelope. L’envelope è un insieme di proteine. Tali proteine hanno il compito di tenere uniti, avvolgere e impermeabilizzare i cheratinociti. Le proteine dell’envelope sono: KIF, involucrina, loricrina, cystatina, elafina, skalp, pancornulina.

Tale conformazione è una tensostruttura che impedisce ai vari strati di cheratinociti di staccarsi. Le barriere sono rafforzate da legami tra le catene laterali delle proteine, come ponti disolfuro oppure ponti Glut-η-γ-Lis ad opera dell’enzima transglutaminasi. Per poter indebolire la barriera bisogna eliminare tali legami e solo così la zona sarà resa più permeabile.

Numerosi studiosi, tra lo strato corneo e lo strato granuloso, individuano un ulteriore strato definito lucido. Tale strato è formato da cellule che sono ormai prossime alla cheratinizzazione e quindi alla morte. Il termine lucido è legato alla forte presenza in queste cellule di granuli di un composto precursore della cheratina.

Per cheratinociti si intendono tutte le cellule che subiranno un processo di cheratinizzazione, e quindi non solo quelle dello strato corneo, ma anche le cellule degli altri strati vengono definite come cheratinociti. Sull’epidermide sono presenti delle escrescenze, le cosiddette impronte digitali. Tali escrescenze sono delle ventose, cioè delle strutture atte a migliorare la capacità prensile.

Aspetti farmacologici della struttura dell’epidermide

La struttura dei quattro strati e le loro relative barriere sono un vero e proprio ostacolo da superare quando si vuole somministrare un farmaco attraverso la pelle. Tale metodo di somministrazione dovrebbe essere a diffusione rapida, senza lasciare tracce o residui. Inoltre, dovrebbe avere la capacità di integrarsi nella barriera senza alterarla, cioè senza destabilizzarne la struttura molecolare.

Ma tale metodo di veicolazione dovrebbe anche essere in grado di passare attraverso le tight-junction e infine dovrebbe legarsi e oltrepassare la lamina basale fino a raggiungere la rete sanguigna limitrofa. Inoltre, bisogna tener presente che lo spessore dell’epidermide non è costante lungo tutto il corpo, ma esiste, per così dire, una pelle sottile, con spessore minimo, ed un’epidermide spessa.

Per i farmaci è possibile attraversare la pelle. Infatti, quelli idrosolubili transitano attraverso la ghiandola sudoripara, mentre quelli liposolubili transitano attraverso la ghiandola sebacea ed apocrina.

Il derma

Continuando nella discesa, oltrepassata la lamina basale vi è il derma, costituito da tessuto connettivo riccamente vascolarizzato e innervato. Si connette all'epidermide tramite una superficie irregolare, in cui le papille del derma (strato papillare) si insinuano nello strato sovrastante, favorendone il nutrimento; il derma inoltre dona alla cute le caratteristiche di consistenza e resistenza grazie alle abbondanti fibre di collagene.

L’epidermide non è vascolarizzata, al contrario del derma, dove sono presenti delle escrescenze, dette papille dermiche, il cui compito è quello di far transitare la rete vascolare onde fornire all’epidermide i metaboliti necessari alla sopravvivenza delle cellule.

Il derma è ulteriormente diviso in:

• Derma superficiale;
• Derma medio;
• Derma profondo.

Il derma è un composito, e come tale è in grado di resistere a forze di taglio, trazione e compressione. Resiste alle forze di compressione data l’abbondanza di proteoglicani, mentre il collagene ne aumenta la resistenza alla trazione. La struttura è in grado di resistere alle forze di taglio in quanto nel derma è presente una certa quantità di elastina. Gli strati dermici ed epidermici sono orientati secondo delle direzioni specifiche.