Tessuto connettivo, istologia

Tessuto connettivo propriamente detto

I tessuti connettivi sono così chiamati per la loro funzione di connettere, strutturalmente e funzionalmente, altri tessuti tra di loro nella formazione degli organi. Invece di essere accostate tra loro a formare lamine o cordoni o ammassi solidi come negli epiteli, nei connettivi le cellule sono separate fra loro da un’abbondante sostanza o matrice intercellulare (ECM). A sua volta, la sostanza intercellulare è costituita da una componente fibrosa e da una sostanza amorfa o sostanza fondamentale che, nel tessuto connettivo propriamente detto, contiene il liquido tissutale o interstiziale. In molti casi lo spazio occupato dalla matrice è maggiore di quello occupato dalle cellule, e dalle caratteristiche della matrice dipendono in larga misura le proprietà strutturali e funzionali di ogni connettivo.

La composizione della matrice è molto complessa: le macromolecole caratteristiche della sostanza amorfa sono i glicosaminoglicani (GAG) e i proteoglicani (macromolecole risultanti dal legame covalente di GAG con proteine), la cui elevata idratazione permette la diffusione di nutrienti, metaboliti, ormoni attraverso la sostanza intercellulare. Nella matrice amorfa sono immerse le fibre: insieme alle classiche fibre del tessuto connettivo (collagene, reticolari ed elastiche), soprattutto responsabili delle caratteristiche meccaniche del tessuto, sono presenti proteine fibrose di connessione o adesive (come la fibronectina) che collegano le cellule ai componenti della matrice. La matrice influenza e regola le funzioni delle cellule che vi sono immerse. Attraverso le sue macromolecole la ECM non solo esercita un ruolo strutturale di rilievo nel mantenimento dell’integrità di organi e tessuti, ma regola l’adesione, la proliferazione, il differenziamento ed il metabolismo delle cellule che sono in contatto con essa.

La varietà ed il diverso assortimento delle componenti fondamentali del connettivo (cellule, fibre, proteoglicani ecc.), danno origine ad una grande varietà di specifici tessuti connettivi, tra loro strutturalmente e funzionalmente diversi. Le funzioni dei diversi tessuti connettivi non si limitano a quella meccanica di sostegno, ma comprendono importanti funzioni trofiche nei confronti dei diversi parenchimi.

Origine e classificazione dei tessuti connettivi

Tutti i tessuti connettivi derivano da mesenchima, o tessuto connettivo embrionale, che si forma prevalentemente dal mesoderma. Questo tessuto è costituito da cellule di forma irregolare, munite di prolungamenti, e da una sostanza intercellulare amorfa piuttosto fluida ed inizialmente priva di fibre reticolati e di complessi proteoglicanici e glicoproteici. La cellula mesenchimale è una cellula staminale pluripotente e può differenziarsi in molti tipi di cellule connettivali (fibroblasti, cellule adipose, mastociti, condroblasti, osteoclasti) nonché dare origine alle fibrocellule muscolari lisce, agli elementi ematici, alle cellule endoteliali ed ai periciti.

Quantità, qualità e disposizione delle fibre sono un criterio importante per la classificazione del tessuto connettivo propriamente detto. Il TCPD è a sua volta suddiviso in diversi sottotipi, tra i quali i più rappresentati sono il tessuto connettivo lasso ed il tessuto connettivo denso o compatto. Nel primo le fibre sono meno abbondanti e lassamente intrecciate tra loro, prevalendo la sostanza amorfa, mentre nel secondo le fibre sono abbondanti e raccolte in grossi fasci stipati che conferiscono al tessuto notevole consistenza e resistenza. Soprattutto nel tessuto connettivo denso le fibre possono avere una disposizione irregolare, disordinata, come nel derma (tessuto connettivo denso irregolare), oppure raccolte in fasci paralleli, come nei tendini, nei legamenti, nelle aponeurosi (tessuto connettivo denso regolare). Il tessuto adiposo (nelle sue due forme di tessuto adiposo bianco e tessuto adiposo bruno) ed il tessuto reticolare possono essere classificati nell’ambito del tessuto connettivo propriamente detto.

Le fibre del tessuto connettivo

Le fibre del tessuto connettivo appartengono a tre categorie: collagene, reticolari ed elastiche. Tuttavia, le prime due rappresentano modi di aggregazione differenti di unità fibrose elementari appartenenti alla stessa classe (fibrille di tropocolagene), mentre le fibre elastiche hanno una composizione diversa. Le fibre collagene conferiscono al tessuto resistenza meccanica, le fibre elastiche la capacità di recuperare le dimensioni originali dopo essere stato disteso, due proprietà che possono coesistere nello stesso tessuto.

Fibre collagene

Le fibre collagene sono la categoria di fibre più rappresentata nei tessuti connettivi e costituiscono il componente non minerale più abbondante del nostro corpo dopo l’acqua. Esaminate a fresco hanno un colorito bianco e sono perciò dette fibre bianche, in contrapposizione alle fibre elastiche che hanno un colore giallognolo e sono denominate fibre gialle; appaiono come lunghi filamenti che decorrono in una o in più direzioni con andamento spesso ondulato. A forte ingrandimento è possibile apprezzare una fine striatura longitudinale dovuta alla presenza di fibrille più sottili disposte parallelamente. Le fibrille risultano al microscopio elettronico composte da microfibrille associate parallelamente.

Il tropocollagene è il costituente elementare delle fibre collagene. L’abbondanza relativa con cui il collagene è presente in alcuni organi ha permesso di analizzare in dettaglio la costituzione chimica e l’organizzazione. La molecola di collagene o tropocollagene tipica è costituita da una tripla elica determinata dall’avvolgimento di tre catene polipeptidiche (alfa). Le molecole di collagene si associano longitudinalmente (testa-coda) e parallelamente tra loro dando origine a microfibrille collagene. Il tropocollagene è una glicoproteina.

L’assortimento di diverse catene (alfa) nella tripla elica determina diversi tipi di collagene, circa 20 differenti, tra i quali i tipi 1 e 4 costituiscono oltre il 90% del collagene presente nell’organismo. I tipi di collagene più rappresentati sono i collageni fibrillari che costituiscono la maggior parte della matrice extracellulari di tessuti connettivi, come il derma, i tendini, i legamenti, le cartilagini. I collageni fibrillari sono costituiti dalle tipiche lunghe molecole precedentemente descritte.

Il collagene di tipo 1 è il più rappresentato, essendo il solo collagene presente nelle ossa e nei tendini; è predominante nel derma, nelle fasce ed in molti altri tessuti connettivi, compreso quello cicatriziale. Il collagene di tipo 2 si ritrova nelle fibre collagene della cartilagine ialina ed è anche presente nel disco intervertebrale e nella notocorda. È presente nell’occhio e nel corpo vitreo dell’adulto. I collageni laminari o reticolari sono localizzati nelle zone pericellulari, facendo quasi parte dello scheletro esterno della cellula ed organizzandosi in strutture sottili. Appartengono a questa classe i collageni della membrana basale degli epiteli, che non dormano strutture fibrillari, bensì maglie reticolate.

La fibrillogenesi è un processo complesso che inizia con la biosintesi del procollagene. Il processo inizia nel nucleo con la trascrizione dei geni (come nei collageni di tipo 1 e 4) o del gene (come nei collageni tipo 2 e 3, in cui la tripla elica è costituita da catene (alfa) codificate dallo stesso gene) e dalla maturazione dei relativi mRNA. Il collagene nasce quindi come procollagene, un prodotto che (a livello di gene, di messaggero e di catena alfa neosintetizzata) corrisponde al collagene con l’aggiunta di un propeptide N-terminale e uno C-terminale. I propeptidi hanno fondamentalmente struttura globulare anziché elicoidale.

Il procollagene subisce numerose modificazioni post-traduzionali. La traduzione avviene sul REG nel quale entra la catena nascente di procollagene che subisce la rimozione del peptide segnale e la idrossilazione di specifiche proline e lisine; terminata la traduzione, avviene la glicosilazione delle idrossiline. Da questi processi risultano le catene alfa di procollagene. È interessante anche notare che l’acido ascorbico (vitamina C) è un cofattore essenziale degli enzimi che idrossilano la prolina: la carenza di acido ascorbico, come nello scorbuto, determina una ridotta stabilizzazione della tripla elica che viene rapidamente degradata all’interno della stressa cellula che la ha sintetizzata. La molecola di procollagene passa quindi nell’apparato di Golgi, dove si completa la glicosilazione, e da questo le molecole di procollagene neosintetizzate passano in vescicole di secrezione e vengono quindi secrete all’esterno della cellula.

La conversione del procollagene in collagene avviene all’esterno della cellula ed è un prerequisito per la fibrillogenesi. Le triple eliche di procollagene secrete all’esterno della cellula subiscono l’azione di alcune procollagene-peptidasi, enzimi capaci di tagliare selettivamente i propeptidi delle molecole di procollagene trasformandole in molecole di tropocollagene. Le fibrille collagene neoformate hanno caratteristiche delle fibre reticolari, cioè sono isolate, non raccolte in fasci e presentano la caratteristica argirofila. Successivamente le fibrille si raccolgono in fasci ondulati, tra loro paralleli, assumendo l’aspetto di tipiche fibrille collagene.

La crescita e la stabilizzazione delle fibrille dipende da numerosi fattori. La fibrillogenesi è l’evento iniziale nella formazione delle fibre collagene: ad esso segue la fase di crescita delle fibrille e della loro associazione in strutture di ordine superiore, quali le fibre. Le cellule che, nei diversi tessuti, secernono le diverse forme di tropocollagene sono le stesse che curano la disposizione, l’allineamento, l’orientamento delle fibre. È interessante notare come il collagene tipo 1 embrionale sia molto più sensibile alla proteolisi rispetto al collagene tipo 1 adulto, una certa caratteristica probabilmente vantaggiosa laddove, come durante la vita embrionale, avvengano estesi fenomeni di rimaneggiamento tissutale. D’altra parte, un’eccessiva formazione di legami crociati tra molecole di tropocollagene potrebbe essere alla base della riduzione di elasticità del tessuto connettivo che si verifica nell’invecchiamento. Anche i collageni associati a fibrille svolgono un ruolo importante nella fibrillogenesi. Poiché mantengono i propeptidi, non si associano tra loro ma solo a fibrille di collageni fibrillari preesistenti.

Fibre reticolari

Le fibre reticolari sono costituite da collagene di tipo 3. Il collagene tipo 3 è particolarmente rappresentato nel connettivo lasso delle tonache sierose, nella parete dei vasi sanguigni, nel connettivo che circonda le singole fibre muscolari, negli organi linfoidi e mieloidi, nel tessuto adiposo, nell’endonevrio, ecc., dove si presenta sotto forma di fibre reticolari. Il collagene tipo 3 è caratterizzato, dal punto di vista molecolare, da un alto contenuto di idrossilisina e da un grado di glicosilazione maggiore rispetto al tipo 1. Ne risulta un tessuto caratterizzato da fibre relativamente sottili, ramificate ed intrecciate, con ampi spazi occupati da matrice amorfa nelle maglie. Dal punto di vista istologico, le differenze più importanti rispetto alle fibre collagene tipiche (formate da collagene di tipo 1) riguardano il grado di aggregazione ed alcune proprietà tintoriali. Per il minore grado di aggregazione, nelle fibre reticolari non è visibile la striatura longitudinale evidente nelle fibre collagene tipiche.

Fibre elastiche

Le fibre elastiche sono strutturalmente e funzionalmente diverse da quelle collagene. Le fibre elastiche sono meno numerose delle fibre collagene nel tessuto connettivo lasso ordinario ma si accumulano in grande numero nel tessuto elastico, una varietà di tessuto connettivo propriamente detto caratterizzata dalla capacità di distendersi sotto l’azione di una forza per riacquistare le dimensioni originali, restituendo energia, quando la forza cessi di agire. Le fibre elastiche sono molto abbondanti nella tonaca elastica delle arterie, nei legamenti elastici e nei tendini, nella cartilagine elastica insieme alle fibre collagene.

Questi tessuti, come anche la cute, combinano resistenza ed elasticità mediante la presenza, nella matrice extracellulare, di fibre elastiche mescolate e interconnesse, in varie proporzioni, con fibre collagene. Al microscopio ottico le fibre elastiche, a differenza di quelle collagene, non risultano striate longitudinalmente, e possono ramificarsi ed anastomizzarsi formando un reticolo. Sono in genere più sottili delle fibre collagene. Nelle arterie le membrane elastiche presentano numerose aperture e prendono il nome di membrane elastiche fenestrate.

La microscopia elettronica dimostra che le fibre e le lamine elastiche sono costituite da due componenti: un materiale omogeneo di densità elettronica variabile e microfibrille molto sottili, che sono immerse o circondano la componente amorfa. La componente amorfa è fondamentalmente costituita da elastina, mentre le microfibrille sono ricche di una proteina diversa sia dall’elastina sia dal collagene, detta fibrillina. Entrambe le componenti sono essenziali per determinare le proprietà del tessuto elastico, come è dimostrato, tra l’altro dalla varietà e gravità delle patologie causate dalle alterazioni molecolari dell’una o dell’altra componente. L’elastina è molto abbondante nella parete dell’aorta e dei vasi maggiori (dove rappresenta circa il 30% del peso secco del tessuto) e nei legamenti elastici (50%) e, in quantità minori nei polmoni, nei tendini, nel derma.

La componente amorfa delle fibre e delle lamine elastiche, l’elastina, risulta dalla polimerizzazione, mediante legami crociati, di molecole di tropoelastina. Le tropoelastine sono proteine non glicosilate. Le diverse tropoelastine sono il prodotto dello splicing alternativo di un unico gene localizzato, nell’uomo, nel cromosoma 7. Le microfibrille elastiche sono costituite da fibrillina e da altre macromolecole. Tra queste ultime, proteoglicani e la glicoproteina associata a microfibrille MAGP-1. L’abbondanza relativa dei diversi componenti giustifica la dizione di microfibrille ricche di fibrillina.

Il processo dell’elastogenesi consta di fasi intra- ed extracellulari. All’interno della cellula, l’associazione tra monomeri di tropoelastina è impedita dal loro legame con una proteina che accompagna la tropoelastina fino all’esterno della cellula. Durante il suo percorso intracellulare, la tropoelastina subisce varie modificazioni post-traduzionali. Dopo la secrezione la molecola di tropoelastina si separa dalla proteina accompagnatrice e diventa quindi libera di polimerizzare.

Sostanza fondamentale amorfa

La sostanza intercellulare amorfa rappresenta l’ambiente in cui sono immerse le fibre e le cellule di ogni tessuto connettivo. Essa è costituita principalmente da proteoglicani (a loro volta composti da glicosaminoglicani (GAG) covalentemente legati a proteine) nonché da glicoproteine tra cui spiccano le proteine adesive (come la fibronectina) che collegano macromolecole della superficie cellulare (integrine, sindecani ecc.) a macromolecole della matrice. Nel connettivo propriamente detto sono principalmente i fibroblasti che sintetizzano queste macromolecole.

La matrice amorfa ed il liquido interstiziale sono essenziali per gli scambi metabolici. La sostanza intercellulare amorfa possiede le proprietà di una soluzione colloidale molto viscosa o di un gel fluido e la capacità di legare quantità variabili d’acqua. L’acqua, con le sostanze ed...