Istologia - le giunzioni cellulari

Istologia giunzioni cellulari

In organismi pluricellulari le cellule hanno rinunciato alla loro indipendenza per agire in un unico insieme coerente. Questo è reso possibile dalle connessioni che si instaurano fra le cellule. I rapporti si possono stabilire a distanza tramite la sostanza intercellulare; in altri casi si ha una comunicazione diretta tra cellule utilizzando dei sistemi di giunzione.

Giunzioni aderenti

Le giunzioni aderenti sono deputate alla connessione meccanica delle cellule.

• Desmosomi: punti di saldatura tra le membrane plasmatiche di cellule contigue, uniscono tenacemente cellule sottoposte a forti stress meccanici formando gruppi di cellule unite a formare un'unità funzionale. Morfologicamente: zona circoscritta ellittica, che comprende le superfici delle due cellule adiacenti. Le membrane rimangono separate (25nm) e risultano ispessite. La piastra d’attacco: su questa convergono numerosi tonofilamenti che si ripiegano ad ansa e fanno ritorno al citoplasma. Nello spazio si trova del materiale filamentoso, addensato al centro: la linea intermedia divide il desmosoma in due parti simmetriche. Si tratta di materiale proteico e mucopolisaccaridico; si possono anche trovare tonofilamenti transmembranali.
• Emidesmosoma: collegano la superficie basale di una cellula epiteliale alla membrana basale (struttura laminare interposta fra le cellule epiteliali e il tessuto connettivo sottostante). Giunzione costituita da mezzo desmosoma con rispettiva linea intermedia che si risolve verso la membrana basale in una rete di filamenti che si continuano con le fibre connettivali sottostanti. Impedisce la separazione del foglietto epiteliale dallo strato connettivale.
• Fascia di adesione: forma una fascia o nastro che si continua ininterrottamente attorno ad ogni cellula in contatto, in prossimità della loro estremità apicale. Giunzione a tutto perimetro cellulare. Le membrane sono tra loro separate (no linea intermedia); nel citoplasma non è presente alcuna piastra d’attacco, ma contiene fascetti di filamenti di actina associati alle membrane.

Giunzioni occludenti

Non solo sono una connessione meccanica, ma saldano le cellule così strettamente da impedire il passaggio fra loro di molecole, creando giunzioni impermeabili. Si trovano sulla superficie laterale delle cellule, in corrispondenza della zona immediatamente sottostante alla loro superficie libera. Uniscono le cellule tanto intimamente da chiudere completamente lo spazio intercellulare. Le membrane plasmatiche presentano nel loro spessore delle proteine giunzionali, le quali stabiliscono tra loro un diretto contatto costituendo una linea di saldatura. Le giunzioni occludenti si distinguono tra loro per la quantità di interconnessioni che si stabiliscono fra le linee di saldatura stesse fino a formare una rete. L'organizzazione a rete delle linee di saldatura permette una maggiore resistenza alla tensione e permette la modificazione dell’impermeabilità della giunzione. Scopo: separare nettamente due compartimenti distinti interrompendo la continuità dello spazio intercellulare ed impedendo il passaggio di molecole anche a basso peso molecolare. Hanno un ruolo importante nella barriera emato-encefalica ed emato-testicolare.

Giunzioni comunicanti

Il compito di queste giunzioni è di mediare il passaggio di piccole molecole fra cellule adiacenti le quali così possono coordinare le loro attività. Si trovano con maggior frequenza tra cellule eccitabili. Costituiscono una via di comunicazione privilegiata attraverso cui le cellule scambiano materiali vari, informazioni e segnali elettrici. Immerse nel doppio strato lipidico sono particelle dalla sezione esagonale costituite da 6 subunità proteiche disposte a formare una struttura cilindrica con canale idrofilo; la proteina principale è la connessina. Le particelle delle due membrane si giustappongono per formare un canalicolo centrale, perpendicolare al piano della membrana, che permette il passaggio di piccole molecole o ioni. La permeabilità di questi canali è regolata dalla concentrazione di calcio: se aumenta la permeabilità diminuisce. La giunzione serrata è una zona a bassa resistenza elettrica: possibile una rapida trasmissione dell’attività elettrica e accoppiamento elettrico tra due cellule che si vengono così a trovare nello stesso stato di eccitazione nello stesso momento. Non sono strutture stabili, si formano facilmente tra cellule dello stesso tipo, con difficoltà tra cellule di tessuti diversi. Si ritiene che intervengano nell’attività genica e quindi nella crescita e nel differenziamento dei tessuti tramite lo scambio di molecole regolatrici e formazione di un accoppiamento metabolico.

Complessi giunzionali

Vari dispositivi di giunzione possono trovarsi riuniti in un complesso. Si riscontrano nelle cellule dell’epitelio batiprismatico che delimitano cavità degli apparati digerente, respiratorio, genitale. Tra le superfici laterali delle cellule dell’epitelio batiprismatico intestinale, si trovano 4 tipi diversi di giunzioni: occludente, fascia di adesione, il desmosoma e serrata. Nella zona apicale, giunzioni occludenti e fascia di adesione formano una struttura detta listerella di chiusura. Epiteli visti dall’alto appaiono come un disegno esagonale. Cellule muscolari striate cardiache con estremità connesse da giunzioni aderenti e serrate; questa struttura è visibile al microscopio luce ed è detta stria scalariforme.

Tessuto epiteliale

Caratteristiche generali

• Cellule sono disposte su uno o più strati per costituire lamine che poggiano sul connettivo. Fra connettivo ed epitelio si frappone la membrana basale.
• Cute = epitelio (epidermide) + connettivo (derma) ricopre esterno del corpo.
• Mucosa = epitelio + connettivo riveste superfici interne di cavità che comunicano con esterno.
• Sierosa = epitelio + connettivo delimita cavità non comunicanti con esterno.

Epiteli sono avascolari. Il plasma deve fuoriuscire dai capillari attraversare la membrana basale e penetrare negli spazi intercellulari (nutrizione e secrezione). Per nutrire epitelio pluristratificato organismo adotta una soluzione: papille connettivali, rilievi longitudinali di connettivo che si addentrano negli strati dell’epitelio. Gli epiteli sono innervati (non sempre) e le fibre nervose perforano la membrana basale e decorrono fra cellule epiteliali. Gli epiteli permettono il passaggio a cellule migranti. I leucociti escono dai vasi per raggiungere l’infezione. I linfociti escono dal sistema linfatico (che scorre nel connettivo) e instaurano rapporti linfo-epiteliali. Gli epiteli hanno elevata rigenerazione fisiologica con elevata frequenza (turnover) le cellule vecchie vengono rimpiazzate. In epiteli composti le cellule basali in attiva proliferazione “spingono via” le cellule vecchie in superficie. In epiteli semplici le cellule “nuove” si mettono una accanto all’altra e poi si sistemano dove opportuno.

Classificazione

Classificazione in base a:

• Numero strati:
• Semplice: un solo strato di cellule (utili per secrezione e assorbimento, con microvilli).
• Pseudostratificato: cellule con altezze differenti, tutte poggiano sulla membrana basale, ma non tutte arrivano alla superficie libera dell’epitelio. Le cellule basse (di rimpiazzo) sono indifferenziate. Le cellule che raggiungono la superficie possono avere ciglia. Nelle vie respiratorie e tuba uditiva. Non presentano ciglia invece nei genitali maschili (uretra, epididimo, condotto deferente, vescichette seminali).
• Composto: più strati di cellule (utili per aumentare protezione).
• Di transizione: epitelio in grado di modificare aspetto al variare della distensione dell’organo che riveste. A riposo ci sono 3 ordini di cellule: basali (cubiche), intermedie (a “clava”) che con le loro espansioni scavano nicchie nelle cellule superficiali (a “cupola”). La distensione porta a una separazione delle cellule basali, le clave così si incuneano nello strato basale mentre le cellule superficiali si appiattiscono. Epitelio è reso impermeabile da un spesso strato glicoproteico sulla superficie libera e da giunzioni occludenti. Si trova nelle vie urinarie.
• Pavimentoso semplice: aspetto pavimento a mattonelle esagonali. Superficie molto maggiore rispetto a spessore. Dove: "Alvin super star è triste e pensieroso perché in un labirinto una fiondata gli ha bucato il timpano e i reni con una capsula di Bowman". Forma cellule esagonali, appiattite con un rigonfiamento al centro (il nucleo). Nucleo appiattito. Sezione verticale: non si vedono i confini della cellula. Sezione verticale passante per nucleo: aspetto fusato. Contorni cellulari evidenziabili con nitrato d’argento.
• Cubico semplice: forma prismatica altezza = larghezza con apice (superficie libera), base (m. basale) 6 facce. Nucleo sferico al centro della cellula. Sezione verticale presenta aspetto quadrato. Dove: "nei corridoi, come in un labirinto, mi cadde la retina e mi presi un uovo di cristallo nel culo".
• Batiprismatico semplice: altezza maggiore della larghezza, alti prismi. Sezione verticale rettangoli. Nucleo ellissoidale, vicino alla base. Parte apicale differenziata a seconda della funzione che il tessuto ricopre (cigliata o no, più cellule caliciformi). Dove: "sto makako ha nell'intestino una cisti a forma di fallo, si contorce dal dolore ed esce il tutto dall'utero sotto forma di bronchenolo sciroppo".
• Pavimentoso composto: funzione protettiva, forma più strati, ognuno con una spiccata differenza morfologico-funzionale. Strato basale: cellule cubiche o cilindriche, elevata attività proliferativa. Citoplasma ricco di ribosomi, si colora molto di coloranti basici. Strati intermedi: cellule poliedriche con contorni frastagliati; possono contenere pigmenti e/o tonofibrille che fanno da citoscheletro e/o permettono unione di cellule tramite desmosomi. Metabolismo meno attivo (difficoltà dei vasi a raggiungere gli strati più superficiali). Strati superficiali: cellule appiattite, pavimentose tendenti alla desquamazione. Presenza o meno di cheratina (proteina fibrosa) distingue in:
  • Non cheratinizzato: secrezione di ghiandole inumidisce la sua superficie. Dove: "Dopo aver mangiato con la bocca 6 fagioli d’oro mi è uscito dall’ano un corno e dalla vagina una corda".
  • Cheratinizzato: dove Epidermide. Papille dermiche (= connettivali) sono utili ripiegamenti del connettivo per nutrire meglio strati più superficiali. Struttura: 5 strati. Ricchi di cheratinociti (cellule proprie dell’epidermide).
    • Basale: solito discorso…con strato spinoso attua il rimpiazzo delle cellule morte.
    • Spinoso (del Malpighi): più file di cellule poliedriche che si appiattiscono andando verso superficie. Citoplasma presenta tonofilamenti e granuli di melanina. Prolungamenti a forma di spina uniscono cellule (tramite desmosomi). Questi due strati profondi presentano Melanociti e cellule del Merkel.
    • Melanociti: hanno lunghi prolungamenti ramificati rivolti verso la superficie; sono prive di desmosomi e tonofilamenti. Complesso del Golgi molto sviluppato: sintetizza Melanosomi formazioni ellittiche organizzate in lamelle concentriche (rivestite di membrana) su cui si deposita melanina. Melanosomi migrano nei prolungamenti dei melanociti dello strato basale che li “passano” ai melanociti dello strato spinoso. Queste contengono melanosomi ma non sono capaci di sintetizzare melanina (non hanno tirosinasi evidenziato da DOPA-reazione). Raggi UV attivano tirosinasi che aumentano produzione di melanina impacchettata nei melanosomi che passano alle cellule proprie dell’epidermide (cheratinociti). Negro: attività maggiore dei melanociti. Albino: melanociti farlocchi. Cheratinociti si differenziano dai melanociti per forma, funzione e derivazione embriologica (rispettivamente creste neurali e epiblasto).
    • Cellule del Merkel: cellule piccole e stringono rapporti con fibre nervose amieliniche. Cellule tattili, funzione recettoriale. Al microscopio luce appaiono più chiare dei cheratinociti (simili a melanociti, Langerhans). Al microscopio elettronico: hanno citoplasma ricco di granuli e il nucleo irregolare; sono unite con desmosomi ai cheratinociti.
    • Granuloso (può mancare): 3-4 file di cellule appiattite con nucleo pallido (regressione). Citoplasma è ricco di granuli di cheratoialina fra fasci di tonofilamenti. Pochi organuli.
    • Lucido (solo se epidermide è spessa): è uno strato chiaro con 2-3 file di cellule appiattite, senza nucleo. Citoplasma acidofilo (eleidina).
    • Corneo (spessore max in palma e pianta): cellule appiattite. Citoplasma privo di nucleo e organuli, membrana plasmatica ispessita, a parte quelle più superficiali (libere) sono unite da desmosomi. Le cellule cheratinizzano: sintesi di cheratine comincia nello strato spinoso, ne consegue la comparsa di una sostanza amorfa. Giunte in superficie le cellule desquamano (si staccano).

Cellule del Langerhans

Le cellule di forma piramidale non hanno desmosomi. Originano nel midollo osseo e migrano nella giusta sede dove maturano e possono riprodursi. I loro prolungamenti dendritici sono evidenziabili con colorazioni con metalli pesanti. Questi formano una rete per “intrappolare” antigeni e “presentarli” ai T-linfociti. In questi sono presenti organuli citoplasmatici e organuli di Biberk corpiccioli e “bastoncello o racchetta”. Profilo Immunoistochimico (simili a fagociti mononucleati) espongono MHC II.

Differenziazioni della superficie cellulare

Oltre alle differenze di tipo geometrico, forma del nucleo del corpo cellulare; di tipo funzionale si possono cogliere differenziazioni della superficie cellulare: cellule deputate a svolgere specifiche e particolari attività (secrezione, escrezione, assorbimento, trasporto).

Specializzazioni della superficie libera: differenziazioni del glicocalice.

• Orletto striato: in corrispondenza di superficie libere di epiteli a funzione assorbente. Epitelio dell’intestino; tubulo contorto prossimale del rene. Visibile dal punto di vista morfologico solo al microscopio elettronico; formazione costituita da numerosi prolungamenti cellulari digitiformi, microvilli. Limitati alla membrana plasmatica rivestita da uno spesso glicocalice, nel citoplasma di ognuno di questi fascetti di microfilamenti di actina si dispongono longitudinalmente. Alla base dei villi i microfilamenti si connettono e si intrecciano tra loro a formare la trama terminale, decorso parallelo alla membrana plasmatica necessaria per mantenere in posizione eretta i microvilli. Microvilli sono dotati di movimento attivo proprio, permesso dalla suscettibilità alla polimerizzazione dell’actina solubilizzata nel citosol con il variare della concentrazione di Ca e con l’aiuto di proteine specifiche: villina e fibrina. La presenza dell’orletto striato permette di aumentare sensibilmente la superficie libera della cellula, che nelle cellule a funzione assorbente è impegnata in scambi, principalmente con trasporto attivo. Lo spesso glicocalice regola la permeabilità e la diffusibilità di sostanze, possiede inoltre funzioni legate al suo contenuto enzimatico. Cellule assorbenti 2 strati: profondo, che aderisce alla membrana plasmatica: PAS-positivo; superficiale, struttura filamentosa, alcian blu positivo.
• Stereociglia: appendici simili ai microvilli ma più lunghe, flessibili ed irregolari. Cellule del rivestimento del canale dell’epididimo e del condotto deferente. Distinte dalle vere e proprie ciglia per la mancanza della caratteristica motilità. La presenza è collegata al processo secretivo. Possono essere considerate stereociglia i microvilli delle cellule sensoriali.
• Ciglia

Specializzazioni della superficie laterale: superfici impegnate nei rapporti fra cellule contigue. In un tessuto compatto come quello epiteliale deve essere presente una forte coesione: strutture di connessione. Interdigitazioni cellulari (estroflessioni e introflessioni); dispositivi di giunzione.

Specializzazioni della superficie basale: regolano i rapporti della cellula con il connettivo sottostante. La membrana basale si trova sempre tra epitelio e connettivo. Formata da 2 strati: lamina basale, aderisce al plasmalemma. Si suddivide a sua volta in lamina lucida (aspetto chiaro e omogeneo, su di essa poggiano le cellule) e lamina densa (sottili filamenti immersi in una sostanza amorfa, si connette con la lamina reticolare sottostante). Organizzazione molecolare: fibronecrina e laminina costituenti della lamina lucida, fortemente affini al collagene IV e all’eparansolfato costituenti della lamina densa. Lamina reticolare appartiene al connettivo (componente PAS-positiva). Costituita da collagene III, V e VII e fibronectina in grandi quantità, attraversa la lamina densa per raggiungere la lamina lucida. Lamine basali separano dal connettivo sia epitelio che endotelio; hanno non solo funzione meccanica di sostegno, agiscono come filtri di permeabilità come substrati capaci di dirigere crescita e migrazione cellulare nel corso della morfogenesi, della rigenerazione e della riproduzione dei tessuti.

Emidesmosomi

Labirinto basale: numerosissime e profonde introflessioni della membrana plasmatici, fra le quali non penetra la lamina basale. Nel citoplasma di queste introflessioni si trovano molti mitocondri: forniscono energia necessaria ai meccanismi di trasporto attivo di acqua e ioni, e a meccanismi di controllo delle concentrazioni. Introflessione del plasmalemma hanno il compito di aumentare la superficie di scambio.

Epitelio ghiandolare

Cellule specializzate nella produzione ed emissione di sostanze specifiche: secrezione. Elementi cellulari specializzati nella secrezione costituiscono organi detti ghiandole, gli epiteli che le costituiscono sono detti ghiandolari o secernenti. A seconda che riversino il secreto all’esterno del corpo o in cavità comunicanti con l’esterno o nei vasi sanguigni sono dette rispettivamente ghiandole esocrine ed endocrine.