Istologia prof.re Medico

Istologia 2014-15

Prof. Enzo Medico Pantaleo Jessica - 13 Marzo

Istologia = studio dei tessuti. Il tessuto è l'organizzazione delle cellule e della matrice extracellulare, per ottenere una struttura con determinate funzioni. L’istologia studia quindi il comportamento sociale delle cellule. Non esiste quindi l'istologia degli organismi unicellulari. Le cellule hanno forma diversa e sono disposte in modo diverso.

Le cellule che hanno stessa origine embrionale hanno un precursore comune, formando famiglie di tessuti che hanno la stessa origine embrionale. I tessuti vengono sviluppati e mantenuti. Alcune popolazioni (staminali) sono deputate al rinnovamento. Ci sono popolazioni che proliferano e che differenziano. Le cellule vecchie o danneggiate vengono eliminate.

Funzioni specifiche delle cellule

• Tessuto nervoso: i neuroni trasmettono un impulso elettrico.
• Cellule muscolari: generano forza meccanica.

Spesso nello stesso tessuto ci sono più tipi cellulari che cooperano alla funzione.

Cellule epiteliali

Epitelio = strato esterno. Tessuti deputati al rivestimento o a separare gli organi.

• Funzione di barriera: es. epidermide. Funzione di protezione e separazione da agenti esterni. La cute è un organo composto da più tessuti; il più superficiale di questi è l’epidermide. L’epidermide trattiene l’umidità.
• Funzioni di scambio e trasporto: nell’intestino si completa la digestione e i componenti devono essere assorbiti. L’epitelio interno dell’intestino prende i componenti essenziali e li trasporta all’interno. Qui l’esterno è ciò che abbiamo mangiato. La funzione è quindi quella di assorbire.
• Epiteli di secrezione: es. cute. Sebo prodotto dal tessuto epiteliale delle ghiandole sebacee.
• Superficie di scambio: si lascia che le cose attraversino la parete in maniera passiva. Es. nei polmoni per lo scambio di O₂ e CO₂. È un epitelio sottilissimo. L’acqua non passa ma i gas sì. È uno scambio passivo senza trasportatori (no consumo di ATP).

Tessuti connettivi

I tessuti connettivi collegano varie parti del corpo. Esempi di tessuti connettivi includono il tessuto osseo e cartilagineo, che tengono insieme le strutture corporee.

• Tessuti molli: tra la cute e l’osso c’è uno strato connettivo che lascia che la pelle scorra.
• Collegamento meccanico: i tendini collegano il muscolo all’osso.
• Funzione metabolica: tessuti in cui scorre il sangue e in cui avvengono scambi metabolici. Nell’epidermide non circola il sangue; ossigeno e nutrienti arrivano per diffusione dal sottostante tessuto connettivo spesso (il derma). Nel derma circolano vasi sanguigni e nervi, un tessuto di collegamento meccanico e metabolico.
• Tessuti di sostegno: cartilagine ed osso. L’osso fa parte dei connettivi ed è una connessione non solo meccanica. Ha anche funzione metabolica perché è un grande deposito di Ca²⁺. Le cartilagini hanno funzione meccanica.

Sangue: è un tessuto connettivo metabolico. Ha la stessa origine embrionale dei tessuti connettivi. Viene distinto per la matrice extracellulare che qui è liquida. La parte fluida è detta plasma. Trasporta gas, composti nutritivi e svolge una connessione termica, ossia uno scambio di calore. Funzione immunitaria: circolano anticorpi, proteine e cellule del sistema immunitario. È l’unico tessuto che ha la capacità di coagulare, proteggendo se stesso.

La funzione del tessuto connettivo è fornita dalla matrice extracellulare in maniera predominante.

Tessuto osseo

La matrice del tessuto osseo è mineralizzata e non sono le cellule a svolgere questa funzione. Ha funzione meccanica e sono le cellule che producono la matrice.

Tessuto muscolare

Il tessuto muscolare genera forza meccanica. Sono le cellule che si accorciano quando si contraggono. Esistono tre tipi di tessuto muscolare:

• Scheletrico: sotto la contrazione volontaria.
• Cardiaco: con contrazione involontaria.
• Liscio: si contrae lentamente e non dipende dalla nostra volontà, es. muscoli dell’iride e tessuto muscolare dentro la parete dell’intestino che si contrae per promuovere il transito del cibo (contrazioni peristaltiche).

Tessuto nervoso

Il tessuto nervoso ha la funzione di trasmettere, ricevere e scambiare impulsi elettrici.

Meiosi

La meiosi è un processo che coinvolge la trasformazione da cellula diploide a cellule aploidi (gameti). All’interno di un tessuto c’è proliferazione, morte cellulare e scambio di segnali tra cellule. Ci sono tessuti in cui le cellule vengono rimpiazzate velocemente (es. epidermide), mentre altri hanno un ricambio lento o assente (es. fegato, definito stabile). Il fegato è però in grado di avviare un ricambio anche cospicuo.

Ogni quattro mesi il nostro corredo di globuli rossi cambia. Il tessuto nervoso era considerato perenne, ma ci sono cellule staminali in grado di riformarlo. Queste proliferano però molto lentamente e sono poche. Studi per la proliferazione delle cellule staminali rigenerativa sono in corso.

Malattie degenerative: le cellule che vengono perse non sono rimpiazzate. Ad esempio, l'artrosi comporta la perdita di cartilagine. Tumori: ricambio eccessivo di cellule. Masse che crescono in maniera incontrollata e formano anche metastasi.

Tipi di epitelio

• Epitelio pavimentoso semplice: le cellule formano uno strato sottile che consente lo scambio metabolico.
• Epitelio cubico stratificato: svolge una funzione di separazione. Le cellule sono disposte su più strati e si trova nei dotti delle ghiandole.

Le cellule dei connettivi sono allungate e producono tanta matrice. Nell’epitelio c’è poca matrice e le cellule sono più vicine. Il muscolo cardiaco è striato, come quello scheletrico. Ci sono cellule accessorie che nutrono le cellule nervose.

Proliferazione negli organismi pluricellulari

Negli organismi pluricellulari, la proliferazione ha diverse funzioni:

1. Generare un numero sufficiente di cellule per formare tessuti diversi per differenziazione. Abbiamo 200 tipi cellulari maturi. Le cellule iniziano a proliferare ed il differenziamento inizia (diversificazione).
2. Consentire l’accrescimento dell’organismo.
3. Rinnovare i tessuti. Il rinnovo può partire da cellule mature o da precursori staminali non differenziati.

Apoptosi: è una morte programmata. Quando una cellula accumula un certo danno (o è danneggiata), attiva il programma apoptotico per togliersi di torno. È un ruolo importante nell’adulto ma anche nello sviluppo embrionale (proliferazione e successiva apoptosi negli arti per esempio). Inizialmente le dita sono collegate, poi le cellule tra un dito e l’altro muoiono per apoptosi. Stessa cosa vale per gli organi cavi; si forma un cordone di cellule pieno. Le cellule più interne che non sono a contatto con la matrice muoiono per apoptosi. I girini hanno la coda, quando diventano rana no. Il nostro apparato urinario è preceduto da altri due apparati urinari che si formano e poi muoiono (pronefro e mesonefro). È un residuo evolutivo. Prima si forma uno strato multiplo di cellule, poi alcune muoiono.

Cellule staminali

Le cellule staminali hanno due caratteristiche principali:

1. Automantenimento: una cellula staminale dà origine a due cellule staminali, almeno una delle quali rimane staminale. Tutte le altre cellule del nostro organismo differenziano e perdono la capacità di auto-mantenimento.
2. Capacità di differenziare e dare una cellula matura. Una cellula staminale deve mantenere la capacità di esprimere tutti i geni propri di una cellula staminale ma anche della cellula di cui è progenitrice (ad esempio, una cellula muscolare).

Se manca l’automantenimento, la popolazione si esaurisce. Se manca il differenziamento, solitamente si ha la formazione di un tumore. La staminale prolifera molto poco e lentamente per evitare errori di duplicazione. La cellula di transito fa 7/8 cicli della popolazione, portando avanti il differenziamento. Le cellule staminali diverse danno origine a tessuti diversi.

• Cellule staminali che derivano dall’embrione: ES. Sono pluripotenti; possono originare tutti i tessuti.
• Nell’adulto: cellule staminali ematopoietiche (HSC) del sangue, mesenchimali (MSC), epiteliali, neurali, muscolari, scheletriche (osso/cartilagine). Queste cellule staminali sono multipotenti. Se producono un solo tipo cellulare sono unipotenti (es. le neurali). Sono cellule che non funzionano bene da sole.

La cellula staminale, per rimanere tale, deve stare nella nicchia staminale.

• Le HSC stanno nel midollo osseo.
• Le staminali neurali stanno nella zona paraventricolare.
• Nelle cripte dell’intestino ci sono le staminali. L’epitelio dell’intestino è ricambiato ogni 4 giorni.
• Cellule staminali del follicolo pilifero sono nel bulge. Sono cellule sensibili al testosterone.
• Nell’epidermide, le staminali stanno nello strato basale.

Segnali all’interno della nicchia

• Fattori solubili: di crescita, proteine rilasciate dalle cellule adiacenti che stimolano la cellula staminale. Molti li abbiamo già scoperti e si usano in laboratorio.
• Matrice extracellulare: le staminali interagiscono con una matrice che non producono loro spesso. Esistono proteine transmembrana (integrine). Se una delle cellule figlie si allontana dalla matrice, non riceve più il segnale e può differenziare.
• Contatti cellula-cellula: le staminali spesso prendono contatto con le cellule di supporto tramite giunzioni aderenti e comunicanti (gap junctions). Questi contatti sono difficili da rimpiazzare.

HSC si duplica e dà origine a progenitori già indirizzati a formare determinate cellule differenziate del sangue. MSC: si riescono a recuperare negli adulti. Danno origine a tessuto osseo, cartilagine, muscolo, tessuti connettivi molli, stromali, tendini, tessuto adiposo. Hanno la stessa origine embrionale. La staminale prolifera; poi c’è una fase di commitment: è l’essere destinati ad un certo destino non ancora raggiunto. Sono cellule che ancora non si distinguono dalla staminale ma hanno già alcune differenze. Non è prevista ancora una proliferazione massiccia.

Proliferazione e differenziamento

Proliferazione della staminale, commitment e amplificazione. Colorante che ha colorato bene il nucleo di un colore rossastro. Il citoplasma è rimasto azzurro. Colorazione non standard. Il criterio più usato si basa sul fatto che una certa zona della cellula contiene residui acidi o basici. Il nucleo è acido, in soluzione acquosa avrà carica - e colorerà in un certo modo. Nel citoplasma ci sono amminoacidi acidi e basici; un colorante basico avrà carica + e il nucleo carico -.

È una colorazione acido-base. La colorazione classica è quella ematossilina-eosina. Ematossilina è basico ed è blu; va soprattutto nel nucleo. L’eosina è rossa ed acida. Si colora anche il nucleolo, perché è sede di produzione dell’RNA ribosomiale.

Gametogenesi

Processo di generazione dei gameti = cellule aploidi che fondendosi, tramite la fecondazione, generano lo zigote (diploide). Il processo molecolare di base è la divisione meiotica.

Meiosi: 2 divisioni cellulari precedute da 1 duplicazione dei cromosomi. La meiosi include il crossing over (scambio di segmenti tra due cromosomi omologhi) e l’ulteriore riassortimento del corredo genico. La gametogenesi maschile e femminile sono molto diverse.

Oogenesi

Gametogenesi femminile = oogenesi = generazione dell’uovo. Deve iniziare con un processo proliferativo che deve generare cellule che si dovranno differenziare. I precursori degli oociti sono gli oogoni. La proliferazione avviene durante lo sviluppo embrionale; per proliferazione si formano circa 5 milioni di oogoni. Ciò avviene per mitosi. L’oogonio, prima della nascita, inizia la prima divisione meiotica. Questa però non viene completata e si arresta nella fase di diplotene. In questa fase può avvenire scambio di materiale genetico. Questo ovocita primario resta quiescente per tutta l’infanzia e si può riattivare (completando la meiosi), secondo un processo ciclico (ciclo mestruale o ovarico) e una cellula uovo giunge a maturazione ogni 28 giorni. Dei 5 milioni ne sopravvivono circa 1,5 milioni. Di questi, circa 400 vanno a maturazione nell’arco della vita.

La prima divisione meiotica si completa e abbiamo ora un ovocita secondario. La divisione non è simmetrica. Una delle cellule figlie procede nella maturazione (e diventa ovocita secondario); l’altra forma il globulo polare che non dà origine a nulla e raccoglie dei cromosomi. L’ovocita secondario procede nella divisione meiotica; bisogna dividere i due cromatidi nelle due cellule figlie. La seconda divisione meiotica si arresta alla metafase. L’ovocita completa la seconda divisione solo in caso di fecondazione. In caso di fecondazione, una cellula diventa globulo polare, l’altra diventa ovocita maturo che si fonde con lo spermatozoo. Tutte le cellule germinali sono ovociti primari in meiosi I arrestate in diplotene.

Prime settimane di gestazione: mitosi degli ovogoni. Dal terzo al settimo mese: ingresso in leptotene (ovogoni primari) e arresto in diplotene. Dalle ultime settimane di gestazione alla pubertà: ovociti primari quiescenti. Dalla pubertà alla menopausa: riattivazione della meiosi. Maturazione dell’ovocito (ovocito primario a ovocito secondario), ovulazione, fecondazione.

I gameti si trovano nelle ovaie. La cellula uovo matura viene espulsa dalla superficie dell’ovaio durante l’ovulazione. Viene poi catturata dalle fimbrie della tuba uterina. La fecondazione avviene nella tuba uterina. La zona centrale dell’ovaio è fatta di tessuto connettivo di supporto. C’è un epitelio di rivestimento. I follicoli ovarici contengono le cellule uovo. Bisogna considerare la maturazione dell’intero follicolo ovarico e non di una singola cellula.

I follicoli primordiali che si formano prima della nascita, contengono l’ovocita primario arrestato in diplotene. Sono composti da un ovocita primario circondato da follicoli primordiali che rimangono quiescenti fino alla pubertà, finché non si attivano. Avviata la maturazione, da primordiale, il follicolo diventa primario. La cellula uovo si è ingrandita; viene circondata da uno strato di matrice extracellulare (zona pellucida); le cellule follicolari sono proliferate e formano due zone: una più esterna (teca follicolare) e una interna (zona granulosa). L’oocita è ancora primario (non ha ancora completato la prima divisione meiotica).

Il follicolo secondario ha un ulteriore aumento di dimensione. Nel follicolo secondario:

1. La teca si distingue in teca interna ed esterna. Quella interna produce anche ormoni; quella esterna ha funzione di tessuto connettivo.
2. Si inizia a vedere una zona vuota all’interno della granulosa: l’antro follicolare che contiene il liquido follicolare.

Il follicolo terziario o follicolo maturo ha l’oocita che diventa secondario. È stata completata la prima e si è avviata la seconda divisione meiotica. Le cellule follicolari formano un aggregato: accumulo ooforo = accumulo di cellule che sostiene l’uovo. Questo si riveste della corona radiata (sono cellule della granulosa). Man mano che il follicolo matura, l’uovo rimane rivestito dalla corona e dalla zona pellucida. Il follicolo si riempie di liquido follicolare e si ingrandisce. La teca esterna, che ha anche attività contrattile, aumenta la produzione di liquido, aumentando la pressione interna finché la superficie del follicolo si rompe e l’uovo viene espulso con la corona radiata (ovulazione).

L’uovo è bloccato nella seconda divisione meiotica e la completa solo in caso di fecondazione. Il follicolo si trasforma poi in corpo luteo. Il follicolo rotto, dopo l’espulsione, collassa; si accumula sangue. Le cellule follicolari residue si moltiplicano e si formano cellule luteiniche. Quelle che derivano dalla granulosa producono progesterone, quelle della teca ormoni estrogeni. Questi ormoni sostengono la seconda fase del ciclo e l’eventuale gravidanza. Il corpo luteo produce ormoni steroidei (è considerato una ghiandola endocrina) che servono alla seconda fase del ciclo. Dopo meno di 2 settimane, se non c’è stata fecondazione, il corpo luteo regredisce e diventa corpus albicans; è una cicatrice fibrosa. Le cellule secretorie vanno incontro ad autolisi e vengono fagocitate dai macrofagi. Il tessuto vascolare regredisce.

Spermatogenesi

La gametogenesi maschile comprende la proliferazione degli spermatogoni (cellule staminali) che è molto bassa prima della maturità sessuale. Con la pubertà iniziano a proliferare per mitosi continuamente (fino anche al termine della vita). C’è quindi una continua riserva di cellule che tramite meiosi formeranno i gameti maschili.

Gametogenesi femminile produce 1 solo uovo, mentre gametogenesi maschile produce 4 spermatozoi maturi da una divisione meiotica. Ci sono due fasi di formazione degli spermatozoi: la meiosi avviene durante la spermatogenesi. Ancora le cellule non sono mature (non sono ancora spermatozoi) e devono sottoporsi a spermiogenesi. L’intero processo dura circa 70 giorni (dall’inizio della meiosi all’immissione dello spermatozoo). La spermatogenesi avviene nel tubo seminifero (nel testicolo). Nel testicolo ci sono molti tubuli. I tubuli seminiferi sono circondati da una matrice extracellulare (membrana/lamina basale) e il percorso...