Tessuto connettivo (compresi osseo, cartilagineo, sangue)

Tessuto connettivo

Il tessuto connettivo è costituito da cellule separate tra loro da una sostanza intercellulare (non il liquido interstiziale degli epiteli). Tale sostanza intercellulare contiene molecole che sono prodotte dalle cellule connettivali stesse.

Funzioni del connettivo

• Meccanica: costituisce l’impalcatura “scheletrica” di organi ed epiteli;
• Trofica: è un tessuto abbondantemente vascolarizzato, che fornisce l’apporto di nutrienti necessario alle cellule epiteliali;
• Di difesa: il tessuto connettivo contiene cellule del sistema immunitario (soprattutto responsabili dei processi infiammatori).

Costituzione del tessuto connettivo

È un tessuto costituito da:

Cellule

• Staminali mesenchimali (MSCs), infatti il connettivo deriva dal mesenchima;
• Stromali, responsabili della sintesi dei composti che fanno parte della sostanza intercellulare (fibroblasti e fibrociti);
• Adipose, distinte in monovacuolate e plurivacuolate;
• Macrofagi, con funzione difensiva;
• Mastociti, che stanno in posizione perivascolare (attorno ai vasi sanguigni) e hanno una funzione trofica;
• Plasmacellule, capaci di produrre anticorpi;
• Melanofori, cellule pigmentate simili ai melanociti;
• Endoteliali, che hanno origine mesenchimale (anche se costituiscono un epitelio pavimentoso semplice).

Sostanza intercellulare

• Fibre connettivali (fibre collagene, fibre reticolari, fibre elastiche)
• Sostanza fondamentale amorfa (ossia senza struttura istologica -> amorfa, costituita principalmente da glicoproteine, glicosamminoglicani – polimeri di zuccheri sostituiti con funzione strutturale – e proteoglicani, che sono sostanzialmente GAG montati su un’impalcatura proteica portante)

Cellule staminali mesenchimali

Si tratta di cellule piccole (neonate) con un elevato rapporto nucleoplasmatico (possiedono cioè un grande nucleo con un citoplasma piuttosto ridotto, perché ancora contiene pochi organuli). Il citoplasma forma dei sottili prolungamenti che si ramificano e che fanno assumere alla cellula una forma affusolata o stellata. Il citoplasma è comunque poco caratterizzato: gli organuli presenti sono soprattutto poliribosomi liberi, con pochi profili di RER o di Golgi.

Le MSC hanno la capacità di ciclare continuamente: dopo la mitosi di una cellula staminale, una delle due cellule figlie resta nel comparto staminale, mentre l’altra inizia il processo differenziativo.

Le cellule staminali, e in particolar modo le mesenchimali, possono essere estratte dal tessuto e fatte proliferare in vitro senza che perdano la loro staminalità (infatti sono tra le più studiate). L’obiettivo è quello di poter disporre un giorno di un pool di cellule staminali estratte dal paziente stesso da poter utilizzare, ad esempio, per rigenerare un tessuto danneggiato (le cellule staminali devono essere opportunamente stimolate da una combinazione di fattori di crescita).

Le MSC rimangono fisiologicamente anche nel tessuto dell’adulto, differenziandosi in elementi stromali, adipociti, tessuto osseo, cartilagineo. Possono anche diventare cellule staminali emopoietiche.

Cellule stromali

Sono le cellule principali degli stromi, i tessuti connettivi che fanno da struttura portante per altri tessuti e organi. Queste cellule possono differire morfologicamente e funzionalmente, ma il loro compito principale è quello di sintetizzare e organizzare i componenti strutturali della sostanza intercellulare.

Tipi di cellule nel connettivo stromale

• Fibroblasti: si tratta di cellule specializzate che non proliferano più (in vitro però, se opportunamente stimolate, possono regredire). Sono adibite alla sintesi delle macromolecole (fibre e matrice amorfa) della sostanza intercellulare. Dal punto di vista morfologico sono cellule molto grandi (diametro di 25-30 μm) che presentano un nucleo piuttosto eterocromatico (con cromatina poco addensata, indice di una gran quantità di geni attivi) e un grande nucleolo: si tratta di caratteristiche che si riconducono ad una cellula ad intensa attività biosintetica. Il citoplasma – che ha forma poliedrica o stellata – infatti si presenta basofilo per la grande quantità di ribosomi presenti. Si notano inoltre molte cisterne di RER (sacculi “impacchettati” l’uno sull’altro -> ergastoplasma) e un grande Golgi: il fibroblasto infatti deve produrre molte macromolecole il cui destino è quello della secrezione. Il Golgi è infatti responsabile della glicosilazione delle proteine e della sintesi dei GAG. La superficie del fibroblasto è strettamente connessa con le fibre connettivali intorno. I fibroblasti infatti sono anche in grado di orientare queste fibre grazie alla loro membrana molto sensibile alle sollecitazioni meccaniche: sul plasmalemma si aprono dei canali ionici che lasciano passare specifici segnali elettrici in modo da attivare la contrazione di queste cellule. Le docce che si formano sulla membrana plasmatica del fibroblasto danno inserzione alle fibre connettivali che vengono orientate secondo precise direzioni tenendo conto delle linee di forza. Una volta che il fibroblasto ha terminato la sua attività biosintetica, si trasforma in un fibrocita;
• Fibrociti: una volta che il fibroblasto ha terminato la sua attività biosintetica, esso si trasforma in un fibrocita. RER e ribosomi si riducono (il citoplasma non appare più basofilo), il citoplasma si dimezza e la cellula assume un aspetto affusolato. Il fibrocita può quindi essere considerato come una versione quiescente del fibroblasto. Esso mantiene comunque una propria funzionalità: è infatti sottoposto al turnover. Il fibrocita è in grado di rimuovere piccole porzioni di sostanza intercellulare (in specie di fibre elastiche e GAG, responsabili dell'idratazione del connettivo) e di rimpiazzarle. In condizioni particolari – patologiche – i fibrociti possono assumere caratteristiche contrattili e trasformarsi in miofibroblasti. Nel loro citoplasma appaiono infatti fasci di proteine contrattili, actina e miosina. I miofibroblasti appaiono quando le cellule staminali mesenchimali sono stimolate dalle citochine (molecole preinfiammatorie coinvolte nel processo di flogosi, infiammazione locale). Esse rilasciano due fattori: TGF-β (fattore di crescita trasformante β, espresso anche nelle cellule neoplastiche) e bFGF (basic fibroblast growth factor, che va direttamente a stimolare il fibroblasto). I miofibroblasti sono in grado di legarsi alla sostanza intercellulare e di contrarsi: in questo modo, in caso di ferite, riducono l’ampiezza della lesione chiudendone i margini e facilitano il processo di ricostruzione del tessuto, perché la porzione di tessuto da rimpiazzare è minore. A questo punto i miofibroblasti sintetizzano molto velocemente le componenti della sostanza intercellulare costituendo il tessuto cicatriziale, tessuto connettivo di riparazione. In esso la disposizione delle fibre – proprio perché la loro sintesi avviene così rapidamente – è caotica;
• Telociti: si tratta di un nucleo di cellule stromali scoperto recentemente da ricercatori di Bucarest. Queste cellule erano state inizialmente scambiate per fibrociti, ma un più attento studio ha rivelato che possiedono delle proprietà peculiari. Sono caratterizzate da un corpo piccolo con pochi organuli da cui si dipartono dei sottili prolungamenti detti telopodi o lamellipodi. La loro funzione è quella di costruire un’impalcatura portante a sostegno del tessuto in cui sono inserite. I telociti sono stati inizialmente identificati nel cuore, salvo poi scoprire che sono presenti quasi ovunque nel nostro organismo. È molto probabile che i telociti, durante la morfogenesi degli organi con complessa struttura tridimensionale, si differenzino precocemente e vadano per primi a costituire un’impalcatura tridimensionale nei cui diversi punti vengono poi indirizzate le cellule staminali, che devono attaccarsi alle maglie di questo “scaffold” e iniziare a proliferare per formare l’organo vero e proprio. In questo senso i telociti potrebbero essere sfruttati per rigenerare il parenchima di organi danneggiati durante la vita post-natale (molti animali sono in grado di rigenerare i propri organi grazie ai telociti). In condizioni patologiche, si dovrebbe quindi indurre il fibroblasto a trasformarsi non in un miofibroblasto ma in un telocita.

Adipociti

Si suddividono in due tipologie:

• Adipociti monovacuolati o bianchi: sono i più diffusi nell’adulto. Si tratta di una caso di gigantismo cellulare dato che il diametro di queste cellule raggiunge i 150 μm. Hanno forma sferica e il loro citoplasma è quasi interamente occupato da un’unica goccia di grasso: si tratta di un accumulo di trigliceridi, che – essendo per natura apolari – non hanno bisogno di una biomembrana. Tendono ad unirsi insieme a costituire una fase fluida completamente distinta dal citosol acquoso. La goccia di grasso schiaccia il nucleo e gli organuli ai margini della cellula. Quando il nucleo appare nella sezione al microscopio ottico si vede che ha una forma ad “anello con castone”.
• Ciascun adipocita monovacuolato è circondato da membrana basale (la membrana basale funge da superficie di adesione per quelle cellule che devono mantenere una posizione fissa nei confronti della sostanza intercellulare). Il fatto di essere circondati dalla membrana basale è una particolarità dovuta alle enormi dimensioni di queste cellule, che hanno bisogno di costante apporto nutrizio.
• Nel citoplasma si trovano principalmente organuli lipogenetici (REL e mitocondri) nonché tantissime vescicole di pinocitosi, responsabili dell’immagazzinamento e della mobilitazione dei trigliceridi di riserva. I trigliceridi, in seguito al processo digestivo, vengono immessi nel torrente sanguigno associati ad apoproteine, che li avvolgono in una membrana. Le lipoproteine giungono ai capillari che irrorano il tessuto adiposo e qui subiscono l’attacco dell’enzima lipoproteinlipasi, che stacca la membrana apoproteica e idrolizza i trigliceridi ad acidi grassi e glicerolo (il legame diesterico viene scisso). Grazie all’idrofilicità del glicerolo queste due componenti riescono ad attraversare l’endotelio e a questo punto vengono pinocitati all’interno della cellula dove l’enzima trigliceride-sintetasi (incastonato sulla membrana degli organuli lipogenetici, come gli altri enzimi coinvolti in questo processo) riunisce glicerolo e acidi grassi a riformare il trigliceride. I trigliceridi così immagazzinati nella cellula si riuniscono nella grande goccia centrale.
• Quando la cellula riceve stimoli che richiedono la presenza di trigliceridi all’esterno, viene attivato il processo opposto, di esocitosi, detto lipolisi. Altri enzimi idrolizzano il legame diesterico per riottenere glicerolo e acidi grassi, che vengono inseriti in vescicole e espulsi dalla cellula. Vari stimoli regolano questo metabolismo, ad es. l’azione dell'insulina, che favorisce l’ingresso dei metaboliti (non solo il glucosio, ma anche glicerolo, acidi grassi e alcuni AA) nelle cellule, del glucagone (lipolitico) che riduce il volume degli adipociti, delle catecolammine, delle tironine (T3 e T4), ormoni ubiquitari attivatori del metabolismo, e gli ormoni sessuali, che in alcuni distretti facilitano l’ingresso dei trigliceridi all’interno degli adipociti. È per questo motivo che, durante la pubertà, il seno si ingrossa: gli ormoni sessuali femminili inducono l’ingresso di trigliceridi nel tessuto adiposo della mammella;
• Adipociti plurivacuolati o bruni: molto abbondanti nel neonato, scompaiono quasi del tutto nell’adulto. Si tratta di cellule grandi (diametro di 50-60 μm) che presentano il citoplasma riempito di gocce di trigliceridi. I trigliceridi non si riuniscono in un’unica goccia centrale per la differente struttura del citoscheletro (in particolare dei filamenti intermedi costituiti di vimentina) che queste cellule presentano e che induce una divisione della riserva lipidica in più gocce. Questi adipociti sono molto vascolarizzati, sono circondati dalla membrana basale e contengono soprattutto organuli lipogenetici. Il colore bruno è dato dai citocromi contenuti nella membrana dei numerosissimi mitocondri. Questi adipociti producono una specifica proteina, la termogenina o UCP (proteina disaccoppiante) che ha la funzione di bloccare in gran parte l’azione dell’enzima ATP-sintetasi, durante la catena di trasporto degli elettroni che avviene nella membrana mitocondriale. La UCP fa sì che la gran parte dell’energia prodotta dai protoni che rientrano nella matrice mitocondriale interna non venga impiegata per la sintesi dell’ATP, ma venga dispersa sotto forma di calore. Gli adipociti bruni costituiscono quindi una misura di emergenza per la produzione di calore corporeo. Il feto se ne dota nel periodo prenatale in modo da affrontare senza traumi lo stress termico del parto (dai 38°C dell’utero materno ai 25°C della sala parto). Questi adipociti in seguito smettono di esprimere UCP e si trasformano per la maggior parte in adipociti monovacuolati (nell’adulto la termoregolazione in questo senso è data dai muscoli che vanno in brivido). Nell’adulto sono presenti pochissimi nuclei di adipociti plurivacuolati (capsule renali, spazio mediastinico). La funzione degli adipociti bruni nell’adulto è quella di bruciare i trigliceridi in eccesso (probabilmente uno dei tanti fattori causa dell’obesità è un’involuzione degli adipociti plurivacuolati).

Macrofagi

Precedentemente le cellule connettivali venivano classificate in due grandi categorie, autoctone (cioè originate in loco) e immigrate (i macrofagi erano il classico esempio di cellule immigrate, in quanto provengono dal circolo sanguigno). Le cellule autoctone in realtà non esistono, perché le cellule mesenchimali sono circolanti, quindi tutte le cellule che costituiscono il connettivo sono in un certo senso immigrate.

I macrofagi derivano dai monociti, varietà di globuli bianchi circolanti. Tutti i macrofagi hanno come principale funzione quella fagocitaria, sia in senso fisiologico che di difesa. Il citoplasma di queste cellule è molto ricco di organuli (li possiede praticamente tutti), in specie vacuoli eterofagici e lisosomi. Sono cellule piuttosto grandi, dal diametro di 20-35 μm, con un nucleo di solito ovale. La loro forma è molto difficile da stabilire, in quanto si tratta di cellule sempre in movimento: quando stanno fermi hanno una forma poliedrica, quando si muovono possono assumere una conformazione affusolata o stellata per via della protrusione degli pseudopodi che servono al macrofago per spostarsi (movimento ameboide) e per fagocitare.

Un esempio di macrofagi che svolgono una funzione fisiologica sono quelli alveolari: essi percorrono continuamente il velo di muco che ricopre l’epitelio alveolare fagocitando particelle estranee penetrate con l’aria inspirata. Nei fumatori soprattutto incorporano molto carbonio e il loro citoplasma si tinge nel tempo di un caratteristico colore nero.

I macrofagi sono presenti anche negli stromi di molti organi, con la funzione, per esempio, di rimozione dei corpi apoptotici, componenti membranose delle cellule andate in apoptosi che i macrofagi digeriscono – molto lentamente – con il loro apparato lisosomiale. Il materiale indigerito (lipidico) tende ad ossidarsi nel tempo e fa assumere ai lisosomi un caratteristico colore giallastro: si tratta della cosiddetta lipofuscina, o pigmento di usura.

Esistono tecniche enzimo-istologiche che sfruttano gli enzimi lisosomiali dei macrofagi per renderli evidenti al microscopio ottico: ad esempio si somministra al macrofago un substrato affine all’enzima fosfatasi acida. Il legame con l’enzima rende il substrato insolubile e di colore bruno.

Si possono utilizzare – per dimostrare l’attività fagocitaria in un tessuto – anche i cosiddetti coloranti vitali (soprattutto il blu trypan), molecole non tossiche che possono essere inoculate in un animale da laboratorio. Le particelle blu vengono fagocitate dai macrofagi, che non riescono a digerire il colorante e si tingono essi stessi di blu. Questa proprietà di un tessuto di mostrarsi blu al microscopio ottico dopo somministrazione di blu trypan viene detta proprietà granulopessica ed era utilizzata per discriminare le cellule con attività fagocitaria. Grazie ad essa si è scoperto che il monocita è il progenitore comune dei macrofagi, ma si è anche classificato erroneamente le cellule endoteliali come fagocitarie: infatti l’endotelio presentava queste tracce blu, ma semplicemente perché il suo compito è quello di favorire l’ingresso e l’uscita di materiale nutrizio e di rifiuto.

Il sistema del fagocita mononucleato

16/03/16

I macrofagi fanno parte della famiglia del fagocita mononucleato. Le cellule che appartengono a questo sistema sono caratterizzate dalla presenza di due recettori specifici coinvolti nella funzione fagocitaria:

• Un recettore che permette di riconoscere e agganciare il frammento costante (FC) delle immunoglobuline IgG (gli anticorpi sono proteine con forma simmetrica – a Y – in cui le due branche della struttura sono deputate al riconoscimento dello specifico antigene per stereospecificità (FAB: Fragment Antigen Binding); il frammento costante è una parte invariante dell’immunoglobulina che serve ad agganciare la cellula estranea);
• Un recettore per il frammento 3b (frammento b del terzo anello) del complemento, una serie di proteine del plasma che si attivano a cascata in presenza di agenti estranei in modo aspecifico (risposta infiammatoria) e mediano la fagocitosi. Quando un corpo estraneo entra nell’organismo ciò che si attiva è la risposta immunitaria, di cui sono protagonisti i linfociti. Alcuni di questi effettori sono le