La conoscenza del corpo umano è indispensabile al medico e al chirurgo che, per curare il malato, devono sapere bene come è costituito l'essere vivente fin nei suoi più piccoli componenti. Il corpo umano può essere considerato come un insieme di segmenti: testa, tronco, membra. Ognuno di essi presenta una configurazione particolare, fatta di ossa, muscoli, organi, nervi, pelle.
Anatomia: Dalla Dissectione alla Visualizzazione Tridimensionale
Per conoscere com'è fatto il corpo umano si usa una tecnica, chiamata dissezione, che consiste nel tagliare e sezionare il corpo in parti. Come il meccanico apre il cofano dell'auto per capire il guasto e ripararlo, così l'anatomista apre il corpo per studiare com'è composto. Ci sono molte testimonianze che già in epoche remote si praticava l'anatomia. Gli antenati degli anatomisti erano i maghi o indovini del Vicino Oriente antico, i quali leggevano il futuro esaminando le viscere di animali appositamente uccisi. Anche in Egitto la pratica dell'imbalsamazione per preparare le mummie richiedeva appropriate conoscenze del corpo umano.
Già nella Roma del 1° secolo si praticava la dissezione dei cadaveri umani. Ostacoli di natura religiosa hanno impedito nei secoli successivi lo sviluppo degli studi anatomici: le dissezioni dei cadaveri erano infatti giudicate empie e condannate. Solo nel Cinquecento si è verificata una grande ripresa degli studi anatomici, basata sull'osservazione diretta e quindi sulla dissezione.
La dissezione, che serve per preparare allo studio delle varie parti del corpo, viene fatta in un ambiente particolare: la sala del taglio o aula settoria. Al centro della stanza è collocato un tavolo, su cui viene adagiato il corpo, corredato di una strumentazione adatta all'intervento. Gli strumenti utilizzati per il cadavere non sono molto diversi da quelli usati dal chirurgo: coltelli, seghe, trapani. Chi opera la dissezione è l'anatomista, un tempo chiamato tagliatore, dissettore o settore anatomico.
I pezzi ottenuti dalla dissezione vengono trattati con particolari sostanze e conservati in contenitori di vetro e sono chiamati preparati anatomici. Tali preparati sono assai utili perché permettono lo studio dell'anatomia da parte di molti ricercatori. Lo studente di medicina, soprattutto nel passato, per prepararsi meglio all'esame di anatomia, poteva assistere alla dissezione nel cosiddetto 'anfiteatro anatomico', un'aula arredata con banchi in legno degradanti verso il centro della stanza, occupato dal tavolo anatomico.
Per imparare l'anatomia, oltre al preparato anatomico, è di grande utilità per lo studente il disegno anatomico o tavola anatomica, cioè la raffigurazione particolareggiata delle varie parti del corpo umano. Il libro che raccoglie tutte le tavole anatomiche è l'atlante anatomico. Agli inizi del Trecento, l'anatomista Mondino dei Liuzzi introdusse lo studio del cadavere nell'aula delle lezioni per poter mostrare agli allievi l'interno del corpo umano e scrisse un trattato di anatomia con i primi disegni che ne illustravano la struttura.
Ma il corpo umano può essere rappresentato anche in altro modo, e cioè con modelli, ovvero manichini che riproducono perfettamente la figura umana. Altro vantaggio del modello anatomico è quello di fornire allo studente la visione tridimensionale del preparato e del suo interno, a differenza della visione piatta del disegno anatomico: è come fare un viaggio immaginario nelle regioni più profonde delle cavità corporee, con organi, vasi e nervi. Questo è il motivo per cui ancora oggi è così diffuso lo studio dell'anatomia del corpo umano su modelli, non più di legno o cera, ma fatti di materiali plastici, scomponibili in tante parti.
Istologia: Lo Studio Microscopico dei Tessuti
Gli anatomisti fino al Cinquecento hanno descritto organi visibili a occhio nudo. Ma il corpo umano è fatto di tessuti, come il tessuto muscolare o quello nervoso, fatti a loro volta di elementi, le cellule che, essendo piccolissime, non sono visibili. In aiuto all'anatomista che voleva studiare tali strutture minime è stato costruito nel Seicento uno strumento, il microscopio.
Il microscopio è uno strumento che, avendo al suo interno lenti o altri sistemi di ingrandimento, rende visibili anche oggetti piccolissimi che vogliamo osservare o fotografare; in particolare, ai fini della ricerca scientifica, permette di indagare la fine struttura dei corpi minuti. Il microscopio è quindi uno strumento indispensabile per l'anatomista e l'istologo che, grazie a esso, riescono a vedere le parti più piccole, gli elementi che compongono i tessuti del corpo umano.
ISTOLOGIA (dal gr. 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. L'istologia, invece, 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. 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.
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.
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.
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.
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.
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). In complesso l'istologia ha esercitato un'immensa influenza sul progresso della biologia e della medicina.
I grandi istologi del sec. XIX erano in prevalenza morfologi e ritenevano che lo studio della struttura, come quello della forma degli organismi, dovesse essere fine a sé stesso; ma quando la conoscenza della struttura della sostanza organizzata divenne completa, o quasi, incominciò a manifestarsi da molte parti il desiderio di ricercare il significato funzionale delle strutture che l'opera paziente di tanti studiosi aveva svelate.
Tuttavia il metodo descrittivo apparve a molti inadeguato a rintracciare il nesso fra struttura e funzione; spesso la conoscenza anche perfetta d'una struttura potrà permetterci tutt'al più qualche supposizione sul suo significato funzionale, ma le condizioni biologiche profonde le quali ne determinano la ragione d'essere ci sfuggono. Donde la necessità di ricorrere nell'istologia al metodo sperimentale; si concepì la speranza che col produrre artificialmente mutamenti nella struttura tipica dei tessuti s'aprisse la via a una analisi biologica dei medesimi; si cercò d'ottenere questo risultato per varia via, col trapiantarli in un'altra sede, col coltivarli fuori dell'organismo, ecc.
Tecniche di Preparazione e Colorazione dei Tessuti
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). 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 (fig. 1, a) 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 (fig. 1, b) 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.
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. 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.
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).
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.
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.
Per es., varî colori basici tingono elettivamente la cromatina nucleare, l'orceina in soluzione acida tinge in modo esclusivo le fibre elastiche (fig. 2), la picrofucsina le fibre collagene (lacche fra azzurro di anilina e acido fosfomolibdico e fosfowolframico dànno lo stesso risultato), 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.
In un preparato istologico non è possibile porre in evidenza tutti i componenti di un tessuto: i rapporti vicendevoli fra cellule parenchimali, stroma di sostegno, vasi e nervi sono tanto intimi che quando tutti i componenti si colorano l'osservatore non riesce ad analizzarli: anzi, quanto più è parziale una colorazione tanto meglio risponde al suo scopo. L'istologo si abitua a sovrapporre e integrare le immagini ottenute con metodi diversi.
Differenze Chiave tra Istologia e Anatomia Microscopica
Ritornando al concetto iniziale, l'istologia normale si occupa dei tessuti, mentre l'anatomia microscopica, parte integrante dell'anatomia sistematica, si avvale del metodo anatomico descrittivo. 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.
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 progreditosolamente 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.
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