Tessuto nervoso

Tessuto nervoso

Il tessuto nervoso è caratterizzato dalla cosiddetta "irritabilità", cioè dalla capacità di reagire a stimoli esterni, e dalla "eccitabilità". La specializzazione richiesta per compiere queste funzioni ha portato alla perdita, da parte dei neuroni, gli elementi fondamentali di questo tessuto, della capacità di ciclare.

Tipologie cellulari nel tessuto nervoso

Nel tessuto nervoso possiamo distinguere due tipologie cellulari che derivano dal neuroectoderma:

• Neuroni che svolgono le funzioni tipiche del tessuto nervoso
• Cellule di nevroglia o della glia che svolgono funzioni accessorie ma che sono spesso fondamentali

I neuroni in particolare derivano dai neuroblasti (cellule con intensa attività mitotica, dotate di un corpo e di un piccolo prolungamento contenente un centriolo, che gli permette di orientarsi), mentre le cellule di nevroglia derivano dagli spongioblasti (che non sviluppano mai caratteristiche eccitabili), ad eccezione della cosiddetta microglia, rappresentata da macrofagi quiescenti localizzati nel tessuto nervoso a livello del SNC, la quale non deriva dal neuroectoderma ma dal mesenchima (fa parte della famiglia dei fagociti mononucleati).

Quando i neuroblasti giungono allo specifico distretto a cui sono stati destinati, si trasformano in neuroni, cellule perenni, e perdono per sempre la capacità di dividersi.

Struttura dei neuroni

I neuroni sono costituiti da un corpo o soma o pirenoforo nel quale si trovano il nucleo e la maggior parte degli organuli e da prolungamenti di numero variabile (appartenenti a due distinte tipologie) attraverso cui si propaga l’impulso nervoso consentendo la comunicazione fra elementi nervosi diversi.

Reti di neuroni comunicanti attraverso le sinapsi (zone specializzate per la comunicazione tra neuroni) presiedono alle attività volontarie (ogni singola fibra dei muscoli scheletrici è innervata e permette la ripetizione dei movimenti volontari, quelli che cioè abbiamo appreso), al controllo viscerale e alle attività mentali superiori (apprendimento, memoria e ideazione, tutte attività che si svolgono a livello della corteccia cerebrale), quindi, in generale, alla nostra interazione con l’ambiente esterno.

Questa rete nervosa è presente in tutto l’organismo e collega zone anche molto distanti tra loro (qualsiasi regione del nostro corpo – tranne, ovviamente, i tessuti nervosi stessi – è innervata).

I neuroni possono essere connessi anche ad elementi non neuronali tramite le cosiddette giunzioni citoneurali (zone specializzate per la comunicazione tra neuroni e cellule non neuronali). La trasmissione dell’impulso attraverso le sinapsi e le giunzioni citoneurali è mediata nella maggior parte dei casi da un mediatore chimico detto neurotrasmettitore.

Metodi di studio

Data la loro notevole attività metabolica i neuroni sono molto sensibili ai coloranti basici (basofili). Così colorati mostrano un nucleo sferico molto grande con disegno della cromatina a zolle piccolissime tanto che si parla di cromatina pulverulenta. Il nucleo appare chiarissimo al microscopio ottico ed è per questo definito vescicoloso (come se fosse ripieno di acqua); sembra inoltre molto grande in proporzione al citoplasma: infatti, il citoplasma che c’è nel soma non è tutto, perché in buona parte è disperso nei vari prolungamenti.

È inoltre facilmente individuabile, di solito in posizione centrale, un grosso nucleolo, che si colora con i coloranti basici. Il citoplasma, specie nei neuroni più grossi, non è omogeneamente basofilo, ma appare caratterizzato da grosse zolle basofile alternate a sottili interstizi meno basofili o leggermente acidofili. Le zolle costituiscono la cosiddetta sostanza tigroide o zolle di Nissl.

Le zone meno basofile sono rappresentate dai filamenti intermedi che costituiscono nel citoplasma una rete tridimensionale nelle cui maglie si posizionano stabilmente i vari organuli.

Tutte queste caratteristiche – citoplasma basofilo, eucromatina estremamente dispersa, grande nucleolo – testimoniano l’intensa attività metabolica del neurone (il neurotrasmettitore, che è spesso di natura proteica, ma non sempre, è solo una minima parte della produzione). Infatti, il neurone è una cellula perenne che è sottoposta a forte stress (essendo eccitabile e irritabile), il quale va a colpire principalmente la membrana plasmatica. Essa è quindi soggetta a continuo ricambio; per questo, nel citoplasma, devono essere presenti quegli organuli deputati alla sintesi dei componenti del plasmalemma, lipidi e proteine. Anche il citoscheletro subisce un continuo ricambio.

La cellula possiede infatti molti ribosomi adesi – per la produzione di quelle componenti proteiche destinate alla esocitosi – ma anche molti ribosomi liberi – per sintetizzare le proteine destinate al comparto intracellulare; saranno presenti anche molte cisterne di RER e di REL (per la sintesi dei lipidi di membrana). La grande attività di proteosintesi è quindi la causa della dispersione della cromatina e della presenza di un così grande nucleolo.

Un altro metodo di studio per studiare le cellule nervose impiega sali metallici che vengono ridotti a livello del bersaglio che deve essere colorato precipitando. In genere si usano impregazioni argentiche secondo due modalità:

• Impregnazione argentica secondo Golgi: fa uso del nitrato d’argento il quale viene fatto precipitare nelle strutture argirofile attraverso l’esposizione alla luce (stesso metodo che stava utilizzando quando scoprì l’apparato di Golgi nei gangli spinali). Grazie a questo tipo d’impregnazione si riesce a distinguere perfettamente la silhouette delle cellule nervose (anche se solo pochissime vengono evidenziate) e dei loro prolungamenti, ma niente di più (il citoplasma risulta totalmente annerito). Questo metodo risulta quindi utile per lo studio della morfologia dei neuroni nel loro complesso.
• Metodo fotografico di Cajal: si basa sullo stesso principio che si utilizzava nell’800 per sviluppare le fotografie. Il sale (sali di argento e sali d’oro) viene ridotto dall’idrochinone e va a colorare tutti i neuroni (non solo alcuni come l’impregnazione argentica secondo Golgi) colpendo delle strutture filamentose, il cui andamento era reticolare nel corpo e parallelo nei prolungamenti, che lo stesso Cajal definì neurofibrille: esse sono in realtà un artefatto derivato dai filamenti intermedi – detti anche neurofilamenti – del ricco apparato citoscheletrico necessario a sostenere una struttura così complessa come quella dei neuroni. Con questo tipo di impregnazione il nucleo appare poco colorato.

Per lo studio delle cellule di nevroglia si usa il carbonato d’argento.

Classificazione dei neuroni

Neuroni: sono cellule dotate di prolungamenti che si dipartono da una porzione più slargata detta corpo cellulare o soma o pirenoforo o pericario. Oltre al nucleo con cromatina pulverulenta vi si concentrano gran parte degli organuli. Quando Golgi vide, attraverso l’impregnazione argentica, le caratteristiche morfologiche del neurone nel suo complesso, divise questo tipo di cellula in due categorie:

• Neuroni molto diffusi: il cui prolungamento detto neurite esce dalla sostanza grigia per immettersi nella sostanza bianca. Questi neuroni potevano essere di due tipi:
  • Afferenti: portano l’informazione dalla periferia verso il centro (neuroni sensitivi)
  • Efferenti: portano l’informazione dal centro alla periferia (neuroni motori). Allo stesso modo, a seconda che siano formati da l’uno o l’altro tipo di neuroni, i nervi si distinguono in afferenti o sensitivi ed efferenti o motori.
• Neuroni i cui prolungamenti permangono tutti nella sostanza grigia, addetti al controllo delle funzioni in ciascuno specifico distretto grigio: Golgi li denominò neuroni dei circuiti locali, attualmente li si definiscono interneuroni. Gli interneuroni sono stati determinanti nell’evoluzione dei primati: il loro esponenziale aumento ha permesso la notevole estensione dell’encefalo umano.

Il numero dei prolungamenti è variabile ed è di alcune decine nel neurone tipico detto neurone pluripolare. Tali prolungamenti sono di due tipi:

• Dendriti: sono i prolungamenti che ricevono lo stimolo e lo conducono al soma (riceventi) -> hanno una conduzione centripeta dell’impulso nervoso. Il loro numero è molto variabile e possono anche mancare del tutto.
• Neurite o assone: ce n’è sempre uno solo. È il prolungamento che tramette le informazioni che si originano dal soma ad un altro neurone o cellula non neuronale (trasmittente) -> la conduzione avviene in maniera centrifuga.

Neuroni e dendriti sono poi definiti senza fare una distinzione tra i due tipi come cilindrassi. Fare una classificazione dei neuroni è molto difficile. Sulla base della maggiore o minore quantità di prolungamenti possono essere distinti in:

• Neuroni unipolari: hanno un solo prolungamento (rappresentato dal neurite o assone). Ne sono un esempio le cellule olfattive che hanno il corpo cellulare inserito nell’epitelio di rivestimento delle cavità nasali (a sua volta posizionato sopra la lamina cribrosa dell’etmoide). Le sostanze odorose sono percepite da microvilli presenti su specializzazioni della cellule che non sono però dendriti. La caratteristica di questi neuroni è che conservano la capacità di ciclare a partire dai neuroblasti. Il neurite attraversa la lamina cribrosa e si porta al bulbo olfattivo. L’insieme dei vari assoni ciascuno appartenente ad un diverso neurone olfattivo, forma una fibra nervosa, il nervo olfattivo. Un altro esempio di neuroni unipolari è rappresentato dai fotorecettori della retina.
• Neuroni dipolari: come dice il nome questi neuroni hanno due prolungamenti, un neurite ed un dendrite, disposti ai poli opposti del soma. Ne sono un esempio i neuroni del ganglio del Corti e dello Scarpa.
• Neuroni pseudounipolari: sono anche detti neuroni a T. Dal corpo cellulare sferico si diparte un unico prolungamento che ben presto si biforca in due branche di cui una è di natura dendritica e l’altra è di natura neuritica (non distinguibili dal punto di vista morfologico) che si dirigono in senso opposto l’una rispetto all’altra (formando appunto una specie di "T"). Ne sono un esempio i neuroni dei gangli sensitivi. Un prolungamento si porta a formare una sinapsi con un nervo periferico, l’altro si mette in contatto con il midollo spinale. Lo stimolo non passa attraverso il corpo cellulare (il quale non viene depolarizzato) e non viene quindi rielaborato.
• Neuroni amacrini: sono presenti solo a livello della retina. Hanno solo prolungamenti dendritica in quanto la funzione di neurite viene svolta da un tratto del corpo cellulare.
• Neuroni multipolari: sono i più frequenti (ca. il 95%) ed hanno un neurite ed un numero variabile di dendriti (il dendrite può partire dal soma come unico prolungamento e poi ramificarsi, oppure partire direttamente dal soma con varie ramificazioni). In base alla forma del pirenoforo essi sono distinti in neuriti a forma stellata (motoneuroni), piramidali (corteccia cerebrale) e piriformi (corteccia cerebellare).

Pirenoforo

La sua forma può essere molto varia, così come il suo diametro (da 2-3 μm a 100 μm). Mostra una basofilia a zolle dovuta ad aggregati di ribosomi separati da organuli non basofili (filamenti intermedi). Data l’elevata estensione del pirenoforo e quindi l’abbondanza di proteine citoplasmatiche i ribosomi sono numerosi anche quando la sintesi di neurotrasmettitore non è elevata. Ci sono inoltre anche numerosi ribosomi legati a cisterne di reticolo endoplasmatico. Il soma dei neuroni possiede il nucleo più eucromatico che si conosca (paragonabile a quello della cellula uovo).

È presente l’apparato di Golgi in una posizione specifica: invece che paranucleare, perinucleare (tutto attorno al nucleo); il Golgi non è evidenziabile con i normali coloranti, quindi lo si vede solo con impregnazione argentica o al microscopio elettronico.

I mitocondri sono molto numerosi e di piccole dimensioni (in proporzione alle dimensioni della cellula, sono i più piccoli del nostro organismo, con un diametro di ca. 200-300 nm), spesso sferici: questo perché i mitocondri devono posizionarsi anche negli stretti prolungamenti del neurone.

L’apparato citoscheletrico del pirenoforo è molto sviluppato ed è costituito da microtubuli (detti anche neurotubuli) che formano un feltro nel soma e si fanno paralleli nei prolungamenti spostandosi via via verso l’asse del prolungamento stesso. La componente più abbondante è però quella dei filamenti intermedi (neurofilamenti) che intrecciandosi creano larghe maglie in cui si inseriscono gli organuli e costituiti da una proteina peculiare detta proteina dei neurofilamenti (NFP). È da notare che nel neurite i filamenti intermedi si fanno paralleli già a livello del pirenoforo, mentre nei dendriti questo non avviene: abbiamo così un altro elemento per distinguere i due tipi di prolungamenti su base morfologica.

Nel pirenoforo si localizzano inoltre numerosi lisosomi deputati all’autofagia di elementi del neurone ormai usurati: ci sono, infatti, anche numerosi corpi residui in quanto spesso l’autofagia riguarda componenti membranose (nei neuroni di individui anziani sono, infatti, evidenziabili numerose lipofuscine di spontaneo colore giallastro). I lipidi sono difficilmente digeribili da parte dell’apparato lisosomiale perché tendono ad ossidarsi molto velocemente. La presenza di lipofuscine è tipica delle cellule perenni (neuroni, fibre muscolari, miocardiociti) che, non essendo soggette a ricambio, devono continuamente rigenerare le loro componenti e sono quindi sottoposte ad una continua attività di biosintesi e di riciclaggio dei materiali. L’accumulo di questo materiale indigerito è un processo fisiologico che si verifica con l’avanzare del tempo, ma è alla base anche di malattie neurodegenerative (causate sempre da difetti metabolici della cellula). Infatti, quando i rifiuti si accumulano in maniera eccessiva, possono impedire gli scambi trofici tra il neurone e l’ambiente circostante, causando la morte della cellula.

Dendriti

Eseguendo un’impregnazione argentica secondo Golgi si riesce ad apprezzare la diramazione dendritica ed i caratteri morfologici peculiari del dendrite. I dendriti sono i prolungamenti che, secondo la definizione di Golgi, restano nella sostanza grigia. Si nota innanzitutto come questi abbiano la tendenza a ramificarsi in prossimità del pirenoforo con ramificazioni che, generalmente, sono ad angolo acuto. Inoltre, spesso, i dendriti ramificano in maniera dicotomica, diventando sempre più sottili via via che ci si allontana dal soma (gli organuli quindi diminuiscono così come la basofilia).

La superficie dei dendriti non è liscia ma appare estremamente irregolare per la presenza di una miriade di estroflessioni, dette spinule o gemmule dendritiche, che sono le sedi dove avvengono le sinapsi in quanto servono da aggancio per l’estremità di un altro neurone (in realtà le spinule hanno struttura molto diversa dalle vere spine, essendo dotate di una base molto stretta e di una porzione distale slargata). Le spinule rappresentano sempre la parte post-sinaptica della giunzione (per questo si classificano i dendriti come riceventi, anche se talvolta possono funzionare da trasmittenti -> se fanno sinapsi a livello della spinula, non possono che ricevere il segnale nervoso).

Le spinule iniziano a formarsi nel periodo prenatale, ma continuano ad aumentare nel corso della vita, stimolate dall’intensità della nostra attività cerebrale (più mettiamo in funzione i nostri neuroni e più li sottoponiamo a stimoli, più spinule si formano -> aumentano le sinapsi). Le spinule, ovviamente, con l’avanzare del tempo diminuiscono, indipendentemente dalla nostra attività (anche se la degenerazione può essere mantenuta a livelli minimi). Al microscopio elettronico le spinule appaiono come strutture piuttosto complesse: sono dotate di una membrana post-sinaptica in corrispondenza dei punti in cui si mettono a contatto con un’altra cellula (la sinapsi può avvenire in più zone della spinula); alla loro base è presente un’associazione di due organuli, mitocondri e cisterne di REL. Queste ultime svolgono una funzione simile al reticolo sarcoplasmatico nelle fibre muscolari: contengono infatti ioni Ca²⁺, pochissimo concentrato all’interno del citoplasma, indispensabili del processo di trasmissione dell’impulso nervoso.

Da un punto di vista ultrastrutturale possiamo dire che i dendriti sono come estensioni del pirenoforo, nel senso che, specie nei dendriti di maggior calibro, si trovano tutti gli organuli che si trovano anche nel pirenoforo (RER, REL, mitocondri, lisosomi e soprattutto un ricco apparato citoscheletrico) fatta eccezione per l’apparato del Golgi che è localizzato esclusivamente in sede perinucleare. Per questa ragione, se si fa uso di coloranti basici, i dendriti appaiono basofili al microscopio ottico per la presenza degli organuli proteosintetici. Via via che le ramificazioni portano ad un assottigliamento del calibro del dendrite, tuttavia, anche la quantità di organuli in esso presenti diminuisce finché nelle estreme diramazioni dendritiche non rimangono che elementi del citoscheletro rappresentati da neurotubuli e da filamenti intermedi.

Neurite

Esso è sempre unico per ciascun neurone. In un’immagine ottenuta con l’impregnazione argentica possiamo osservare le differenze fra dendrite e neurite: quest’ultimo, infatti, ha un decorso più rettilineo e... (testo incompleto)