Scopri l'Istologia: Definizione e Principi Fondamentali dell'Anatomia Microscopica

L'istologia, dal greco "histos" (tessuto) e "logia" (studio), è la branca della biologia che si occupa dello studio dei tessuti biologici e della loro organizzazione a livello microscopico. L'istologia considera l'intima costituzione dei tessuti da un punto di vista generale, inoltre rintraccia il nesso esistente fra gli attributi morfologici dei tessuti e le manifestazioni funzionali.

I tessuti non debbono essere confusi con gli organi, strumenti della funzione: gli organi, come le cellule, hanno una forma che può essere descritta e talora è riconducibile a figure geometriche, e una grandezza che può essere misurata; i tessuti, invece, non sono entità morfologiche e non sono neppure obiettivamente dimostrabili. Riferiamoci a un esempio: il fegato è un organo ghiandolare che riversa il suo secreto nel canale digerente e ha molte altre complesse funzioni; il suo componente principale è un tessuto epiteliale.

È inoltre percorso da una trama di sostegno connettivale, da vasi sanguigni e linfatici, da nervi, componenti che, come diremo fra breve, appartengono a tessuti diversi, ma che non possono essere materialmente isolati in tutta la loro estensione. Ritroviamo questi stessi componenti in altri organi, ma essi non sono sempre identici, anzi, pur presentando alcune proprietà comuni, assumono caratteri peculiari propri per ciascun organo; le cellule secernenti dell'interrenale, p.

Distinzione tra Istologia e Anatomia Microscopica

Perciò l'istologia si distingue nella sua essenza e nei metodi dall'anatomia microscopica; quest'ultima è parte integrante dell'anatomia sistematica e si vale del metodo anatomico descrittivo. S'è voluto suddividere l'istologia in generale e speciale, intendendo con quest'ultima la conoscenza delle disposizioni particolari che i tessuti hanno nei varî organi; ma istologia significa illustrazione dei tessuti e questa non può a meno d'essere intrapresa da un punto di vista generale.

Storia e Sviluppo dell'Istologia

Saverio Bichat con dissezioni minuziose, ma senza avere intrapreso osservazioni microscopiche, acquistò la convinzione dell'esistenza, in tutti gli organi degli animali, di costituenti fondamentali comuni, tenendo conto dei caratteri anatomici grossolani, delle proprietà fisiche e degli attributi fisiologici. A lui si deve l'introduzione nella scienza della nozione di tessuto ed egli a ragione è ritenuto il fondatore dell'istologia animale, con la sua opera Anatomie générale (Parigi 1801), denominazione più tardi abbandonata e sostituita con quella di "istologia".

Le indagini successive sulla struttura microscopica degli organi degli animali confermarono il principio che il genio di Bichat aveva intuito, che materiali costitutivi analoghi partecipano alla costituzione dei più diversi organi. E parimenti negli organismi vegetali si riconobbe l'esistenza di tessuti differenti.

La Teoria Cellulare e i Progressi Successivi

Il grande progresso dell'istologia data da quando M. Schleiden e T. Schwann ebbero enunciato la dottrina cellulare, nel 1839 (v. cellula); solamente allora si riconobbe che i tessuti sono costituiti sempre senza eccezione dalle individualità elementari della sostanza organizzata, da cellule e da sostanze elaborate dalle cellule.

Durante la seconda metà del secolo la conoscenza dell'intima struttura dei tessuti fece grandissimi e rapidi progressi: vanno segnalati in particolar modo i nomi di R. A. v. Kölliker, di J. E. Purkinje, di R. Remak, di E. W. Brücke, di R. Virchow, di H. Kühne, di M. Schultze, di L. A. Ranvier, di F. G. J. Henle, di R. Heidenhain.

Ma solamente verso la fine del sec. XIX si crearono in Italia, per merito di G. Bizzozero e di C. Golgi, fiorenti scuole d'istologia; a quest'ultimo spetta il vanto d'avere svelato l'intima struttura del tessuto nervoso.

L'Istogenesi

Nel frattempo progrediva rapidamente la conoscenza della storia dello sviluppo dell'uomo e degli animali (v. embriologia) con grande profitto per l'istologia; M. Schultze, F. C. Boll, W. Flemming, W. His analizzarono le trasformazioni che si producono nei tessuti durante lo sviluppo embrionario; si creò così un nuovo capitolo: l'istogenesi. Dal 1870 al 1900 E. Strassburger, W. Flemming, E. v. Beneden, J. B. C. Carnoy, C. Rabl, O. e R. Hertwig, T. Boveri diedero grande impulso agli studî sull'intima struttura della cellula e sulle sue trasformazioni durante la divisione; la citologia in origine era una modesta gemma cresciuta dal grande albero dell'istologia, ben presto divenne un ramo vigoroso ed è oggi considerata come una disciplina distinta, alla quale si dedicano con ardore centinaia di studiosi.

Istologia Comparata e Patologica

I primi studiosi d'istologia animale (Schwann, Kölliker, Virchow, Brücke, ecc.) erano medici e perciò s'occuparono a preferenza di tessuti dell'uomo e degli animali simili all'uomo nella speranza di contribuire, con la conoscenza della struttura dei tessuti normali, al progresso della medicina. Ma ben presto molti naturalisti si volsero allo studio dei tessuti di forme animali inferiori; fra questi fu un precursore, G. Müller; vennero poco dopo F. v. Leydig, R. Wagner, N. Kleinenberg e molti altri.

Si svolse così l'istologia comparata, la quale tende a porre in luce i caratteri che un singolo tessuto ha in comune in tutti i Metazoi, come pure le diversità che un tessuto presenta nelle varie specie, cercando di scoprire, per quanto è possibile, quali sono le condizioni che determinano tali diversità. Pure grande sviluppo ebbero le ricerche iniziate da R. Virchow e proseguite da F. D. v. Recklinghausen, da E. Klebs, da M. W. Ribbert e da altri sulle modificazioni dei tessuti in condizioni morbose (istologia patologica, v. sotto).

Influenza dell'Istologia sulla Biologia e la Medicina

In complesso l'istologia ha esercitato un'immensa influenza sul progresso della biologia e della medicina. Riferendoci a qualche esempio, le sole interpretazioni plausibili del meccanismo funzionale dei centri nervosi in condizioni normali e morbose risalgono al periodo in cui il Golgi ha svelato l'intima struttura del tessuto nervoso.

Parimenti la patologia ha progredito solamente dopo che fu approfondita l'analisi della struttura normale dei tessuti; gli studî sui processi rigenerativi, sui neoplasmi, sull'infiammazione, si fondano in modo quasi esclusivo sull'istologia normale.

Tecniche Istologiche

Il solo mezzo per svelare la struttura dei tessuti è l'osservazione col microscopio, il più spesso a luce rifratta, con la quale si ottiene un'immagine negativa per diverso grado di assorbimento di luce nei singoli punti d'un tessuto; può talvolta riuscire utile anche il metodo d'illuminazione laterale (v. citologia). La dilacerazione con mezzi meccanici ne compromette quasi sempre l'integrità; inoltre i tessuti freschi si disgregano così presto, che il periodo utile per l'osservazione è breve.

Preparazione dei Tessuti

Un mezzo semplice e rapido per esaminare la struttura dei tessuti freschi è il seguente: un organo, o una sua parte, viene indurito (con un getto d'anidride carbonica); il pezzo può allora venire suddiviso in sottili fette col microtomo. Per ottenere preparati microscopici permanenti, occorre conservare indefinitamente la struttura dei tessuti quanto più è possibile simile a quella dell'organismo vivente; suddividere gli organi in sottili fette; ottenere con sostanze coloranti un contrasto fra le parti talora piccolissime dei tessuti, in modo da renderle facilmente visibili.

Il materiale così preparato viene posto sopra una lastra di vetro immergendolo in una goccia d'una sostanza con indice di rifrazione elevato, quanto più è possibile vicino a quello del tessuto (glicerina, gelatina, olî essenziali, balsamo del Canada); vi si sovrappone una lastrina di vetro per proteggere la fetta dalla polvere; questa seconda lastrina dev'essere molto sottile in modo da poter avvicinare gli obiettivi del microscopio, anche se a breve distanza focale.

Fissazione

Il procedimento più importante per ottenere tale risultato è di precipitare i colloidi dei tessuti trasformandoli in gel irreversibili (fissazione del tessuto); i liquidi fissatori più usati a questo fine sono l'alcool, la formalina, i sali di metalli pesanti, alcuni acidi organici o minerali, ecc. per lo più si studiano per via empirica miscele di queste varie sostanze a proporzioni determinate (miscele d'acido cromico, osmico, acetico, oppure di bicloruro mercurico, bicromato potassico, formalina e moltissime altre).

L'esperienza insegna qual'è la miscela più adatta per conservare una determinata struttura; non vi si prestano le sostanze che precipitano i colloidi dei tessuti in forma d'ammassi grossolani (p. es., l'alcool); invece fissando con miscele contenenti acido osmico s'ottiene un'immagine molto simile a quella del tessuto vivente.

Inclusione e Sezionamento

L'organo, dopo essere stato fissato, deve acquistare una consistenza sufficiente per essere suddiviso in sottili fette. Anche l'organo fissato, e anzi meglio ancora di quello fresco (v. sopra), può essere diviso in fette mediante il congelamento con l'anidride carbonica. Però questo metodo, pur ottimo, non può essere sempre impiegato.

Nella maggior parte dei casi l'organo in esame deve essere imbevuto sino nei più piccoli meati con una sostanza d'una certa consistenza (gelatina, celloidina o paraffina) in modo da ottenere un blocco compatto e uniforme; per avere una perfetta imbibizione con paraffina (che è il metodo più usato) è indispensabile rendere il pezzo perfettamente anidro con l'alcool e poi imbeverlo con una sostanza miscibile con la paraffina (benzolo, olio di cedro, ecc.), e infine tenerlo per qualche tempo nella paraffina fusa al calore.

Dal blocco così ottenuto si tagliano col microtomo fette d'uno spessore esattamente determinabile, talora anche estremamente sottili, sino a un minimo di 2-3 millesimi di millimetro (μ).

Colorazione

Quando il materiale in esame è in forma di membrane sottili e trasparenti, oppure di cellule libere in un liquido (elementi del sangue e della linfa, spermatozoi, cellule contenute in un liquido patologico), si può colorirlo senz'altro subito dopo la fissazione, evitando così la suddivisione in fate la quale non è certo innocua per l'integrità del tessuto. Le fette ottenute col microtomo (ed eventualmente le cellule sospese in un liquido) si fanno aderire alla lastrina di vetro e s'immergono in una soluzione colorante.

Premettiamo che le soluzioni coloranti usate in istologia sono sistemi dispersi (v. collomi); i costituenti dei tessuti i quali hanno determinate proprietà fisiche o chimiche fissano stabilmente le micelle colloidali della soluzione colorante in maggior quantità di altri costituenti (colorazione elettiva); se il tessuto si tinge diffusamente, la colorazione non risponde allo scopo.

S'adoperano per le colorazioni istologiche soluzioni di carminio, sostanza estratta da un insetto (cocciniglia), oppure di colori d'origine vegetale (fra questi il più usato è l'ematossilina estratta dal legno di campeggio); e infine soluzioni dei numerosissimi colori di anilina preparati da prodotti di distillazione del catrame; le colorazioni dei preparati ottenute con sostanze d'origine animale e vegetale sono le più stabili, non sbiadiscono neppure dopo decennî.

Nella scelta della soluzione colorante non si procede naturalmente a caso: l'esperienza ha insegnato qual'è la sostanza più adatta per mettere in risalto una determinata struttura. Per es., varî colori basici tingono elettivamente la cromatina nucleare, l'orceina in soluzione acida tinge in modo esclusivo le fibre elastiche, la picrofucsina le fibre collagene, l'argento colloidale tinge la sostanza neurofibrillare degli elementi nervosi, ecc. Spesso si ricorre a colorazioni multiple per avere un più vivace contrasto fra i costituenti dei tessuti, e i varî colori possono essere mescolati in una soluzione, o si fanno agire successivamente.

Approcci Moderni all'Istologia

L’istofisiologia è la parte dell’i. L’istochimica è la parte dell’i. che studia la composizione chimica di strutture cellulari o tissutali nonché di prodotti dell’attività cellulare. L’istofisica è la parte dell’i. L’istogenesi è la parte dell’i.

Nel suo periodo classico, descrittivo, l’i., che come strumento fondamentale di indagine ha il microscopio, si è valsa di una tecnica utile a conservare nelle cellule e nei tessuti prelevati dagli organismi, e quindi morti, le strutture quanto più corrispondenti alle condizioni in vita. È la tecnica della fissazione, cioè uccisione rapida del materiale vivente, della sua inclusione in mezzi plastici vari che permettono di tagliare il materiale in sezioni sottilissime con l’orientamento dovuto e senza alterarne i rapporti dei costituenti, della colorazione necessaria per permettere di distinguere tali costituenti che, per il loro minimo spessore e per avere indici di rifrazione di poco diversi, non sarebbero distinguibili.

Tutti questi procedimenti, nella vastissima varietà di tecniche speciali in uso in i. e citologia, non sempre lasciano inalterato il materiale sottoposto ai vari trattamenti e possono condurre ad ‘artefatti’ che è necessario vagliare con un’interpretazione critica delle immagini ottenute e, quando possibile, confrontare con quelle ricavate dall’osservazione in vivo.

Osservazione in Vivo e Coltura dei Tessuti

L’esame in vivo di cellule e tessuti, sebbene di difficile realizzazione, anche perché deve essere necessariamente compiuto o su organismi microscopici (Protozoi) o su frammenti piccolissimi di tessuti che permettano il passaggio dei raggi luminosi, è assai progredito dopo l’introduzione dei vari dispositivi ottici e di illuminazione, come l’osservazione con il microscopio a contrasto di fase, l’osservazione con luce polarizzata, con raggi ultravioletti (microscopio a fluorescenza) o infrarossi, associata alla fotografia.

Di grande portata per lo studio delle attività biologiche delle cellule e dei tessuti viventi, nonché del loro comportamento, delle loro potenzialità e delle funzioni dei vari costituenti cellulari, è il metodo della coltura dei tessuti separati dal corpo dell’organismo e fatti vivere in vitro, metodo che, scoperto da R. G. Harrison e sviluppato da A. Carrel, ha avuto in Italia eminenti cultori e innovatori come G. Levi e O.M. Olivo.

Altre tecniche che hanno avuto larga applicazione in i. La maggior parte dei metodi dell’istochimica si basa su reazioni cromatiche quasi sempre aspecifiche cioè riconducibili alla presenza di gruppi, non di particolari composti. La formazione delle colorazioni è eseguita sul campione allo stato fissato, cioè bloccato reversibilmente su una matrice.

Nascita dell'Istologia Vegetale

I. Ne furono fondatori M. Malpighi e N. Grew che nel 1671 illustrarono quasi contemporaneamente la struttura di vari organi vegetali. A Grew si deve l’introduzione del termine tessuto. Le osservazioni di questi due autori furono riprese ed estese agli inizi del 19° sec. da C.-F. Mirbel, G.R. Treviranus ecc., che tentarono una prima classificazione dei tessuti ed espressero un’ipotesi sull’accrescimento in spessore del fusto delle Dicotiledoni e delle Conifere; F.J.F. Meyen studiò la struttura e l’origine degli stomi; T. Hartig scoprì i tubi cribrosi; H. von Mohl riconobbe l’importanza del protoplasma.

Seguirono, sempre nella prima metà del 19° sec., gli importanti studi di J.M. Schleiden, T. Schwan e F. Unger sulla struttura cellulare e sull’origine delle cellule dei vegetali e, a conferma e sviluppo delle idee di quest’ultimo, le ricerche di K.W. von Naegeli e, nel 1875, quelle fondamentali di E. Strasburger. Meritano di essere ancora ricordati i nomi di W. Hofmeister, K.G. Sanio, J. Hanstein, J.