La biologia è un campo in continua evoluzione, che tocca ogni aspetto della vita. Questo articolo riassume i concetti chiave di citologia e istologia, con un focus particolare sulle cellule del sistema nervoso, le ghiandole surrenali e la tiroide.
Cellule del Sistema Nervoso
Le cellule del sistema nervoso svolgono diverse funzioni cruciali per il suo corretto funzionamento. La loro alterazione può portare a patologie neurodegenerative, ma allo stesso tempo possono essere coinvolte nella difesa e nella riparazione del tessuto nervoso.
Cellule della Neuroglia
Gli astrociti sono le cellule della neuroglia più abbondanti e si dividono in astrociti protoplasmatici e astrociti fibrosi. Entrambi sono caratterizzati da prolungamenti citoplasmatici, ma la differenza sta nel fatto che negli astrociti protoplasmatici i prolungamenti si diramano da tutte le parti e sono più ramificati, fornendo una struttura stellata, mentre negli astrociti fibrosi i prolungamenti sono più sottili e fibrosi e non sono a forma di stella. Inoltre, quelli protoplasmatici si trovano nella sostanza grigia, mentre quelli fibrosi nella sostanza bianca.
Le cellule della microglia si originano a partire dal midollo osseo e hanno origine emopoietica. Dopo una prima differenziazione in monociti, migrano nell'ectoderma durante lo sviluppo embrionale, dove diventeranno cellule della microglia inattive. Esse diventano attive con un processo chiamato microgliosi.
Le cellule di Schwann sono responsabili della formazione della guaina mielinica, rispettivamente nel SNC e nel SNP. Mentre un singolo oligodendrocita può rivestire più assoni (40-50 assoni per cellula), nel SNP, una singola cellula di Schwann riveste un singolo assone.
Le cellule di Schwann e gli oligodendrociti si avvolgono lungo tutta l'assone, a eccezione per quelle zone di contatto tra una cellula e l'altra, in cui si formano i nodi di Ranvier.
Guaina Mielinica
La guaina mielinica consiste nel rivestimento dell'assone da parte di anelli concentrici formati dalla membrana plasmatica delle cellule della neuroglia. La componente lipidica del plasmalemma è in questo caso più abbondante rispetto alla componente proteica e, per questo motivo, la guaina mielinica si presenta bianca. Anche il nome "sostanza bianca" c'entra con questa motivazione, in questa la sostanza bianca comprende tutti i terminali assonici. Durante il processo di formazione della guaina, la cellula si avvolge all'assone rimanendo ancora in contatto con l'esterno tramite un interstizio; successivamente, una delle due estremità inizia ad allungarsi, formando una struttura chiamata mesassone, che si inizia ad avvolgere ripetutamente intorno all'assone.
Nervi
Un nervo è un insieme di fasci di fibre nervose. Una singola fibra nervosa è costituita dall'assone, rivestito da guaina mielinica e dal rivestimento più interno del nervo, ovvero l'endonevrio, il quale consiste in un connettivo con molte fibre reticolari. Più fibre nervose confluiscono per formare un fascicolo di fibre nervose, rivestito da un involucro intermedio, chiamato perinevrio, che consiste in un tessuto connettivo denso e cellule epiteliali unite tramite giunzioni occludenti (giunzioni tight), quindi è un rivestimento che contribuisce alla formazione di una barriera selettiva per il passaggio di agenti infettivi o microrganismi provenienti dal circolo sanguigno. Infine, più fascicoli di fibre nervose confluiscono tra di loro per formare il nervo, rivestito esternamente dall'epinevrio, il quale consiste in un tessuto connettivo fibroso di tipo elastico.
I nervi quindi includono gli assoni dei neuroni, mentre i loro corpi cellulari confluiscono in diverse regioni, in base al tipo di fibre nervose racchiuse. Se il nervo racchiude gli assoni di neuroni afferenti o sensoriali, i quali conducono l'impulso nervoso dalla periferia al SNC, allora i loro corpi cellulari si troveranno a livello dell'encefalo o del midollo spinale. Se si tratta di neuroni efferenti o motori i corpi cellulari si trovano sempre a livello dell'encefalo o del midollo spinale, mentre nel caso di neuroni efferenti o viscerali, questi ultimi sono composti da due neuroni in successione tra loro: il primo corpo cellulare si trova a livello del midollo spinale o, nel caso dei nervi cranici a livello dell'encefalo, mentre il secondo neurone avrà il pirenoforo in corrispondenza dei gangli autonomi.
Trasmissione dell'Impulso Nervoso
Il neurone presenta un ambiente citoplasmatico con una maggior quantità di cariche negative e un ambiente extracellulare con una maggioranza di cariche positive, generando un potenziale di riposo pari a -70mV. Questo potenziale è reso possibile grazie a diverse concentrazioni di ioni e molecole e, in particolare, nel citosol c'è una quantità di ioni K+, che è circa 30 volte maggiore rispetto a quella presente all'esterno, e nell'ambiente extracellulare c'è una quantità di ioni Na+ 10 volte maggiore rispetto all'interno. Quando il neurone viene eccitato da un impulso nervoso, si ha un fenomeno chiamato depolarizzazione della membrana, il quale causa l'apertura dei canali ionici, provocando l'uscita degli ioni K+ e l'entrata di quelli Na+.
La trasmissione dell'impulso nervoso avviene grazie a specifiche proteine chiamate canali ionici, che permettono il passaggio selettivo degli ioni attraverso la membrana neuronale. Durante la fase di riposo, la membrana neuronale è polarizzata, cioè presenta una differenza di potenziale tra l'interno e l'esterno della cellula. Questa differenza di potenziale è mantenuta grazie all'attività della pompa sodio-potassio, che espelle ioni sodio e fa entrare ioni potassio nella cellula. Quando un impulso nervoso arriva alla membrana neuronale, si verifica una depolarizzazione, cioè una diminuzione della differenza di potenziale. Questo avviene perché i canali del sodio voltaggio-dipendenti si aprono, permettendo l'entrata di ioni sodio all'interno della cellula. Questo causa un'inversione del potenziale di membrana, che passa da un valore negativo a uno positivo.
Dopo l'apertura dei canali del sodio, questi si inattivano e si aprono i canali del potassio voltaggio-dipendenti, permettendo l'uscita di ioni potassio dalla cellula. Questo ripristina il potenziale di riposo, riportando la membrana neuronale alla sua polarizzazione iniziale.
Sinapsi
L'impulso nervoso viene trasmesso attraverso il rilascio di neurotrasmettitori nella fessura sinaptica. Quando l'impulso raggiunge la membrana presinaptica, le vescicole contenenti i neurotrasmettitori si fondono con la membrana e rilasciano i neurotrasmettitori nella fessura sinaptica.
Le sinapsi sono fondamentali per il funzionamento del sistema nervoso, poiché permettono la trasmissione dell'informazione da un neurone all'altro. Le sinapsi chimiche sono le più comuni nel sistema nervoso e sono responsabili della trasmissione dell'impulso nervoso nella maggior parte dei casi. Le sinapsi elettriche, invece, sono meno comuni e si trovano principalmente a livello embrionale o nella corteccia cerebrale dell'adulto.
Ghiandole Surrenali
Le ghiandole surrenali si trovano sulla porzione apicale del rene e nei mammiferi sono costituite da due porzioni separate dal punto di vista funzionale, una zona estesa detta corticale che costituisce l'ottanta 90% dell'organo e una zona interna detta midollare.
Corticale del Surrene
La corticale del surrene è formata da tre zone disposte concentricamente e costituite da cordoni di cellule con una diversa disposizione spaziale: la zona glomerulare più esterna, la zona fascicolata intermedia e la zona reticolare più interna. Tutte le cellule della zona corticale hanno le caratteristiche strutturali delle cellule endocrine a secrezione steroidea: hanno un REL particolarmente sviluppato, abbondanti mitocondri con reticolo endoplasmatico liscio concreto tubulari e numerose gocciole lipidiche sparse nel citoplasma.
La zona glomerulare si trova al di sotto della capsula connettivale che avvolge l'intera ghiandola; è formata da cordoni di cellule rotondeggianti a volte agglomerate che occupano il 15% della zona corticale. Le cellule della zona glomerulare sono piccole e cilindriche presentano nuclei piccoli con uno o due nucleoli intensamente colorati, il citoplasma è acidofilo e contiene abbondante REL, piccoli mitocondri, RER e apparato di Golgi esteso. Nel citoplasma sono evidenti piccole gocce lipidiche e la zona glomerulare produce mineralcorticoidi (aldosterone e deossicorticosterone) che regolano l'equilibrio elettrolitico dell'organismo e in particolare le iscrizioni di sali e ioni a livello renale.
La zona fascicolata è la zona più ampia in cui si distinguono cordoni di cellule più grandi disposte a formare colonne o fasci paralleli fra loro e diretti verso la regione midollare le cellule di questa zona si colorano debolmente con i coloranti acidi e appaiono vacillate per la presenza di numerose gocce lipidiche. I mitocondri sono piccoli e presentano creste tubulari. La zona fascicolata e quella reticolare producono i glucocorticoidi (corticosterone, cortisolo e il cortisone) che regolano il metabolismo dei carboidrati, delle proteine e dei lipidi. Quando i glucocorticoidi sono al disopra dei livelli normali influenzano la risposta antinfiammatoria in infiltrazione di macrofagi e leucociti, sopprimono la risposta immunitaria riducendo il numero di linfociti circolanti. La produzione dei glucocorticoidi è stimolata dall'asse ipotalamo-ipofisi-surrene: l'ipotalamo secerne il CRH che stimola l'ormone ipofisario ACTH il quale induce la produzione di glucocorticoidi.
La zona reticolare è la porzione più interna della corticale ed è formata da cordoni di cellule intrecciati fra loro. Le cellule sono acidofile e presentano poche gocce lipidiche disperse nel citoplasma.
Midollare del Surrene
La midollare del surrene è formata da una popolazione di cellule denominate cromaffini, che sono organizzate a formare gruppi separati da uno stroma reticolare ricco di capillari finestrati. Le cellule sono chiamate così perché si colorano intensamente in marrone scuro con sali cromaffini, sono rotondeggianti, epitelioidi e sono caratterizzate dalla presenza di numerose vescicole di piccole e medie dimensioni. Le cellule cromaffini presentano poco RER, un apparato di Golgi ben sviluppato e numerosi mitocondri e producono catecolamine adrenalina e noradrenalina, anche dette epinefrina e norepinefrina che svolgono la loro azione sul sistema circolatorio e sul metabolismo. I granuli cromo affini possono essere distinti poiché quelli che hanno adrenalina sono più grandi e presentano una zona centrale più elettrondensa.
La secrezione delle catecolamine è sotto il controllo del sistema nervoso simpatico le cui fibre terminano intorno a ciascuna cellula; pertanto, le cellule cromaffini sono considerate dei neuroni simpatici modificati. Le catecolammine aumentano il consumo di ossigeno, la produzione di calore e mobilitano il grasso scopi energetici.
Ghiandola Tiroidea
La ghiandola tiroidea prende il nome per la sua vicinanza alla cartilagine tiroidea della laringe ed è formata da un lobo destro e un lobo sinistro connessi da un istmo. È una ghiandola endocrina ad organizzazione follicolare, costituita da piccole strutture sferiche che contengono una sostanza viscosa chiamata colloide. Ciascun follicolo è circondato da uno strato di cellule di forma epitelioide, i tireociti, che producono gli ormoni tiroidei. La forma dei tireociti e la quantità della colloide variano in rapporto allo stato funzionale della ghiandola tiroidea.
Nella porzione basale sono poi rilasciati nella circolazione sanguigna. Gli ormoni tiroidei sono fondamentali per il corretto funzionamento del metabolismo e per il normale sviluppo e crescita dell'organismo. Successivamente vengono rilasciati nei capillari sanguigni. Anche gli ormoni tiroidei hanno recettori nucleari e il complesso recettore ligando si lega al DNA delle cellule bersaglio stimolando geni specifici e determinando la sintesi di nuove proteine. Gli ormoni tiroidei regolano il metabolismo cellulare, controllano l'omeostasi della temperatura corporea e influenzano il battito cardiaco. L'attività della tiroide è sotto il controllo dell'asse ipotalamo-ipofisi-tiroide.
Oltre ai tireociti nella tiroide ci sono altre cellule meno numerose definite cellule parafollicolari o cellule C. Queste cellule sono sparse tra i follicoli tiroidei in tutta la ghiandola ma la loro porzione apicale non raggiunge mai il lume del follicolo. Sono circa tre volte più grandi delle cellule follicolari ma molto meno numerose, hanno un nucleo rotondeggiante, scarso RER, apparato di Golgi ben sviluppato che produce vescicole piccole che producono un ormone proteico, la calcitonina che regola il metabolismo del calcio abbassando la calcemia. La calcitonina riduce l'attività degli osteoclasti ed aumenta l'emivita degli osteoblasti determinando un aumento della deposizione di calcio nel tessuto osseo. Il calcio è depositato nelle ossa.
Pancreas
Il pancreas è una ghiandola esocrina di grandi dimensioni annessa all'apparato digerente. È una ghiandola extraparietale, tubulo acinosa composta con il compito di secernere nel lume intestinale una serie di enzimi a funzione digestiva. Nel parenchima esocrino si trovano sparsi piccoli gruppi di cellule ad attività endocrina definiti isolotti di Langerhans e hanno il ruolo di secernere nel sangue ormoni di natura proteica che regolano il metabolismo del glucosio. In un individuo adulto sono presenti circa un milione di isolotti di Langerhans.
Struttura del Libro di Testo
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Destinato agli studenti di Scienze Biologiche, Farmacia, Biotecnologie, Medicina e discipline affini, questo libro rappresenta un valido strumento per l’apprendimento e l’approfondimento della Citologia e Istologia.
Indice dei Contenuti
- Componenti chimici di cellule e tessuti
- Tecniche per lo studio di cellule e tessuti
- Virus e batteri
- Membrane cellulari
- Involucro nucleare, compartimentazione e organuli citoplasmatici
- Citoscheletro e movimento cellulare
- Metabolismo energetico e mitocondri
- Adesione e comunicazione cellulare
- Nucleo, cromosomi e ciclo cellulare
- Meiosi, riproduzione sessuale e differenziamento
- Principi costruttivi degli organi
- Epiteli di rivestimento
- Epiteli ghiandolari
- Tessuti connettivi
- Tessuto cartilagineo
- Tessuto osseo
- Sangue
- Tessuto linfoide
- Tessuto nervoso
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