Istologia umana: tutti i tessuti dell'organismo

Venerdì 18 ottobre 2019: Istologia

Introduzione

Siamo formati da materia vivente: le cellule. La cellula è quella struttura biologica composta da diversi organi, fuori dalla cellula vi è la matrice cellulare (territorio della cellula). Queste sue componenti insieme formano i tessuti che si diversificano a seconda del differenziamento cellulare. I tessuti formano gli organi. Gli organi formano i diversi apparati. I diversi apparati formano l’uomo.

La citologia studia la cellula come unità di struttura, nelle sue caratteristiche molecolari. Le cellule formano i tessuti che vengono studiati dall’istologia. L’embriologia studia le cellule germinali, la fecondazione, lo zigote, i tessuti primitivi, l’organogenesi, il differenziamento, l’accrescimento.

Lo studio dei tessuti si fa facendo un prelievo di un frammento di organo e lo si studia microscopicamente.

Tessuto epiteliale e connettivo

Tra le cellule dell’epidermide c’è talmente poco spazio che non ci sono casi o capillari. Un epitelio come l’epidermide quindi è un tessuto non vascolarizzato e si nutre coi vasi del tessuto connettivo sottostante. Il tessuto connettivo è composto da acqua e fibre. Ha molto spazio fra una cellula e l’altra, quindi molti vasi e nervi.

Dimensioni cellulari

La cellula uovo è la cellula più grande, le altre sono tutte della stessa dimensione. Anche le cellule adipose (del grasso) sono un po’ più grosse. Le cellule in assoluto più piccole sono i globuli rossi. Comunque tutte le cellule non sono visibili ad occhio nudo, si deve utilizzare il microscopio ottico.

All’interno della cellula ci sono strutture molto più piccole di essa. Si misurano tutte le strutture biologiche in millimetri, micrometri (um: 1/1000 di mm) e nanometri (nm: 1/1000000 di mm). Il nuovo microscopio elettronico non usa la luce del visibile per visualizzare i campioni ma un fascio di elettroni che permette di visualizzare i nanometri.

Osservazione e colorazione

I preparati vengono colorati, le immagini istologiche che si vedono non sono i colori reali, i frammenti di tessuto in realtà sono incolore. Ci sono colorazioni diverse a seconda di quello che si vuole vedere (fibre, cellule ecc.).

Ci sono determinati coloranti chimici che si legano con i rispettivi elementi chimici che si vuole evidenziare nella cellula che si sta osservando. Se si vuole trovare una molecola, si possono iniettare nel frammento di tessuto degli anticorpi di quella molecola che la vanno ad attaccare e la evidenziano.

Cellule specializzate

Le cellule che secernono insulina sono particelle alpha; le cellule che secernono glucagone sono particelle beta.

Microscopio elettronico a scansione

Invece di osservare delle sezioni, il microscopio elettronico a scansione (SEM) osserva degli oggetti interi tridimensionali, fa la scansione e dà le immagini tridimensionali.

Cellula procariota ed eucariota

La cellula procariota: il batterio, non ha organelli e ha il materiale genetico ma non nel nucleo.

La cellula eucariota: ha il nucleo e il DNA è all’interno di esso. Solo i mammiferi hanno in circolo i globuli rossi senza nucleo (lo elimina perché gli è solo di peso) è una forma di evoluzione (più efficace). È comunque una cellula eucaristica perché nasce col nucleo ma lo elimina dopo per sue esigenze.

Dalla cellula uovo fecondata da spermatozoo nasce lo zigote che si può considerare già il nuovo individuo. È totipotente perché da lì si differenziano tutte le cellule e si generano tutti gli organi ecc.

Acqua nel corpo umano

Dov’è l’acqua nel nostro corpo? Siamo formati dal 67% di acqua, dentro e fuori la cellula c’è l’acqua! Il nostro primo elemento di composizione è l’acqua.

Matrice extracellulare

• È un prodotto delle cellule e degli organismi pluricellulari;
• È una materia inanimata;
• Nel suo insieme costituisce il cosiddetto “ambiente interno”;
• È caratterizzata da una condizione di omeostasi, termine con il quale si indica una condizione che, se anche può subire lievi variazioni, rimane tuttavia relativamente costante.

Svolge 3 compiti:

• 1) Veicola alle cellule i materiali nutrizionali e ne rimuove i materiali di rifiuto;
• 2) Separa le cellule dall’ambiente esterno turbolento e quindi incompatibile con la vita;
• 3) Conferisce organizzazione e struttura ai tessuti.

Cos'è un tessuto?

È un insieme di cellule in genere simili fra loro, e delle eventuali matrici intercellulari, che nel loro insieme costituiscono un’entità anatomicamente definibile e che cooperano per una o più funzioni in maniera integrata. In genere le cellule di un tessuto derivano da uno stesso foglietto o matrice embrionale. Vi sono 4 tessuti principali:

• Tessuto epiteliale;
• Tessuto connettivo;
• Tessuto muscolare;
• Tessuto nervoso.

Il tessuto epiteliale è caratterizzato da cellule a stretto contatto tra loro. Forma strati continui di rivestimento della superficie esterna e delle cavità interne del corpo. Da questi epiteli, detti di rivestimento, durante lo sviluppo embrionale, si formano strutture specializzate per la secrezione, le ghiandole, che si possono approfondire nel tessuto connettivo sottostante all’epitelio.

Il tessuto connettivo è caratterizzato da cellule sparse in un abbondante matrice intercellulare, che appare senza struttura a livello di risoluzione del microscopio ottico, ma in cui possono organizzarsi fibre proteiche di varia natura e funzione.

Il tessuto muscolare è formato da cellule allungate (dette fibre muscolari), capaci di contrazione, e quindi permette il movimento dell’intero corpo e dei suoi organi viscerali.

Infine il tessuto nervoso è formato da cellule fornite di lunghi prolungamenti che le collegano tra loro in circuiti di enorme complessità. Lungo questi prolungamenti scorrono segnali (detti impulsi nervosi). Le cellule nervose, o neuroni, insieme con una molteplicità di cellule accessorie, costituiscono il sistema nervoso centrale e periferico, che sono i principali regolatori dell’attività dell’organismo.

Foglietti embrionali

Lo studio dello sviluppo embrionale dei vertebrati ha mostrato che nei primi stadi di sviluppo si organizzano i cosiddetti foglietti embrionali, ossia strati di cellule che rappresentano le matrici cellulare da cui si verranno sviluppando i diversi organi e sistemi.

Dal foglietto più esterno, l’ectoderma, si formerà l’epitelio di rivestimento della superficie del corpo. Dal foglietto più interno, l’endoderma, l’epitelio di rivestimento delle cavità dell’apparato digerente le ghiandole annesse. Dal foglietto intermedio, il mesoderma, si formerà il tessuto muscolare scheletrico e quello del cuore. Da cellule che si distaccano da tutti e tre i foglietti, migrando negli spazi compresi fra essi, costituendo il mesenchima, si formeranno i tessuti connettivi e la muscolatura dei visceri e dei vasi sanguigni. Da una regione dorsale, specializzata, dell’ectoderma, si formerà la placca neurale, che darà origine al sistema nervoso centrale.

Differenziamento cellulare

Durante lo sviluppo embrionale, le cellule, dapprima tutte uguali fra loro, via via assumono una struttura differente, correlata con l’assunzione di funzioni differenti. Questo processo, detto differenziamento cellulare, si attua attraverso l’attivazione e la repressione selettiva dei geni, nel genoma comune a tutte le cellule dell’embrione, e questi meccanismi di regolazione sono guidati da una rete complessa di segnali chimici. Quindi le cellule dei differenti tessuti, così diverse, conservano tutte lo stesso genoma, ma divengono differenti per un’espressione differenziale dei loro geni.

Allestimento dei preparati a fresco

Negli organismi pluricellulari le cellule rappresentano l’unità costituente fondamentale. Le piccole dimensioni delle cellule impongono che per la loro osservazione si debba usare il microscopio ottico (a luce) e il microscopio elettronico.

I due principali metodi utilizzati per l’analisi morfologica sono:

• 1) L’osservazione diretta di cellule di tessuti viventi;
• 2) L’osservazione di cellule di tessuti sottoposti a “trattamenti” finalizzati a stabilizzare e conservare le strutture il più possibile simili a quelle presenti nelle cellule viventi.

Il primo metodo, che permette di osservare i tessuti a fresco o semplicemente processati con coloranti vitali, è in linea teorica da preferire in quanto non introduce artefatti nel campione.

Osservazione di preparati a fresco

Le cellule sono quasi completamente trasparenti alla luce e di conseguenza l’osservazione di preparati a fresco può essere condotta utilizzando particolari microscopi. In alcuni casi può essere sfruttata l’autofluorescenza di alcune strutture biologiche, se osservate al microscopio a fluorescenza, possono essere facilmente individuate, mentre altre strutture cellulari acquisiscono fluorescenza se trattate con particolari sostanze. I tessuti osservati a fresco, durante l’osservazione, devono essere immersi in un’idonea soluzione in modo da non alterarne la struttura ed evitare l’essicazione. A questo scopo, generalmente, si ricorre all’uso di soluzioni fisiologiche, soluzioni saline isotoniche contenenti ioni quali Mg e Ca in concentrazioni opportune.

Osservazione dei tessuti colorati con coloranti vitali

Lo scarso contrasto dovuto alla trasparenza delle cellule può essere risolto utilizzando particolari coloranti, detti vitali, che hanno la proprietà di essere assorbiti dalle cellule viventi senza risultare eccessivamente tossici, e quindi colorarne le strutture rendendole visibili. I coloranti vitali, iniettati nell’animale intero, raggiungono i tessuti tramite la circolazione colorandoli. In questo caso si parla di colorazione vitale o intra vitam. Si parla invece di colorazione sopra vitale quando un pezzo di tessuto o organo appena prelevato dall’animale viene immerso nella soluzione colorante. I coloranti vitali utilizzati possono essere suddivisi in tre categorie:

• Coloranti neutri;
• Coloranti basici;
• Coloranti acidi.

Allestimento dei preparati istologici

L’impiego di coloranti e di tecniche che permettono di migliorare il contrasto riesce però a soddisfare in minima parte la necessità delle analisi morfologiche e citologiche, soprattutto a causa dello spessore delle cellule. Il preparato ideale per un’analisi morfologica consiste in una sezione che possiede la stessa struttura ed organizzazione che aveva nell’organismo. L’approccio sperimentale deve quindi essere esclusivamente di tipo conservativo, e questo obiettivo può essere raggiunto processando il tessuto attraverso una serie di passaggi che servono ad arrestare le funzioni biologiche senza alterare l’organizzazione strutturale delle diverse componenti (fissazione), a rimuovere dalla cellula la componente acquosa (disidratazione) che risulta incompatibile con una buona osservazione al microscopio ottico e alla sua sostituzione con il mezzo includente (inclusione). Il campione così processato viene sottoposto al taglio e successivamente colorato.