Scopri Tutto sulla Istologia di Monesi V Edizione: Riassunto Completo e Dettagliato

Citologia

Il corso ha come finalità principale la conoscenza dell'ultrastruttura della cellula, dell'organizzazione dei tessuti e dello sviluppo embrionale. L'introduzione alla citologia comprende le tecniche di studio in istologia e le colorazioni istologiche.

Membrana Cellulare

La membrana cellulare è caratterizzata da una struttura, ultrastruttura e composizione chimica specifiche.

Specializzazioni della Superficie Cellulare

Le specializzazioni della superficie cellulare includono: cilia, stereocilia, flagello, microvilli e pieghe basali.

Giunzioni Cellulari

Le giunzioni cellulari (giunzioni occludenti, aderenti e comunicanti) sono fondamentali per l'adesione e la comunicazione tra le cellule. Le molecole di adesione svolgono un ruolo chiave in questi processi.

Le cellule sono “incollate” tra loro grazie a strutture di giunzione che si collocano in particolar modo sulla superficie laterale della membrana. Le strutture di giunzione che si trovano sul perimetro della cellula si chiamano sempre zonule e principalmente esistono 3 tipi di giunzioni: giunzione occludente, che rende adese le membrane cellulari rendendo il passaggio impermeabile a molecole di vario tipo, giunzioni ancoranti/aderenti, in rapporto con il citoscheletro (in questa categoria rientrano i desmosomi) e giunzioni comunicati (gap junction) dove si osserva un collegamento di membrana che consente uno scambio di ioni tra cellule.

Le strutture di giunzione non sono disposte casualmente ma, in prossimità della zona apicale (lume) si sistemano nel complesso di giunzione composto dall’apice verso la base da zonula occludente, zonula aderente e qualche desmosoma.

Zonule Occludenti

Linee di congiunzione tra le due membrane plasmatiche che quindi si trovano “fuse” tra loro in punti diversi del perimetro laterale della cellula. Sono costituite da molecole globulari (proteine di adesione) facenti parte della membrana plasmatica delle due cellule contigue che si uniscono a livello della giunzione e, per tale motivo, bloccano il passaggio di molecole da un lato all’altro della giunzione. Queste zonule sono responsabili della polarità dell’epitelio perché suddividono l’epitelio in uno strato basolaterale e uno strato apicale (infatti si trovano verso il lato apicale) segregando molecole dello strato basolaterale dallo strato apicale e viceversa e permettendo quindi ruoli diversi ai due strati in base alle molecole prodotte ed esposte sulle superfici.

Il ruolo delle zonule occludenti risulta particolarmente importante se si considera la barriera ematoencefalica e la barriera ematotesticolare: sono le zonule occludenti che rendono conto di una permeabilità specifica e direzionale dell’epitelio e impediscono una diffusione disorganizzata di molecole all’interno dell’epitelio stesso.

Osservando l’epitelio intestinale si nota che è necessario un assorbimento selettivo da parte delle cellule dell’epitelio esposte al lume di molecole nutritive che non diffondono casualmente nella ME.

Giunzioni Ancoranti

Garantiscono la resistenza allo stimolo meccanico e per tale motivo sono particolarmente abbondanti nel tessuto epiteliale. Sono costituite internamente da desmoplachine che interconnettono la giunzione al citoscheletro della cellula ed esternamente da caderine (Ca²⁺ dipendenti) che si collegano alle strutture interne da un lato e alle caderine esposte sulla superficie di cellule contigue causando una connessione tra cellule. Esistono diversi tipi di giunzioni ancoranti:

Zonule aderenti: Si trovano nella parte apicale della cellula (sotto le z. occludenti) e si mostrano come zone in cui le membrane delle 2 cellule sono prossime ma non attaccate e a livello della membrana rivolta vs il citoplasma si osserva un addensamento di citoscheletro e in particolar modo di trama terminale e di microfilamenti.
Desmosomi (macule aderenti): Sono zone in cui le membrane cellulari sono separate di circa 20 nm e si osserva, a livello citoplasmatico, un addensamento di materiale del citoplasma (denso agli elettroni) detto placca di adesione (e permette la distinzione tra il desmosoma e la zonula aderente). La placca di adesione è formata da tonofilamenti di cheratina ed è connessa al desmosoma tramite le desmoplachine.

Le caderine dei desmosomi appartengono a 2 famiglie distinte: le desmogleine e le desmocolline. Tra le proteine di ancoraggio intracellulare ritroviamo la placoglobina. Alterazioni di queste proteine causano la perdita di adesione tra le cellule.

Emidesmosoma - Mezzo desmosoma che collega le cellule (e il loro citoscheletro) alla lamina basale: internamente sono uguali al desmosoma ed esternamente contengono integrine al posto delle caderina.

Gap Junction

Strutture di giunzione che si osservano anche a livello di altri tessuti e non solo nell’epitelio. Queste giunzioni si osservano come piccoli tratti dove le membrane sono praticamente fuse (presentano solo un piccolo spazio di 2 nm) e in alcuni punti sono veramente fuse a causa di alcune proteine transmembrana che si fondono a livello dell’interstizio tra le 2 membrane formando un canale idrofilo mediante il quale le cellule si scambiano ioni e piccole particelle. Le parti fuse sono separate tra loro da interstizi regolari.

Le gap junction sono costituite dal connessone che è una molecola composta da sei subunità proteiche dette connessine (leggermente piegate verso sx) che avvolte hanno un diametro massimo di 2 nm. Il connessone è in grado di aprirsi chiudersi in risposta a variazioni di pH o di concentrazione di Ca²⁺ nel citoplasma: la chiusura avviene per scorrimento delle subunità una sull’altra che, quindi, bloccano il lume del canale. Tramite studi specifici si è notato che vi è uno scambio di ioni e di piccole molecole (fino a 1000 dalton) tra una cellula e l’altra se queste sono connesse da giunzioni gap.

Trasporto attraverso la Membrana Cellulare

I meccanismi di trasporto attraverso la membrana cellulare includono endocitosi ed esocitosi.

Organizzazione del Nucleo Interfasico

L'organizzazione del nucleo interfasico comprende: involucro nucleare e pori nucleari, lamina nucleare, nucleoplasma, cromatina e nucleolo.

Reticolo Endoplasmico

Il reticolo endoplasmico (rugoso e liscio) è caratterizzato da struttura, ultrastruttura e funzioni specifiche.

Ribosomi

I ribosomi presentano caratteristiche strutturali e ultrastrutturali ben definite. La sintesi proteica e le modificazioni post-traduzionali sono processi fondamentali.

Apparato di Golgi

L'apparato di Golgi è caratterizzato da struttura, ultrastruttura e funzioni specifiche.

Sintesi e Secrezione nella Cellula

La sintesi e secrezione nella cellula possono essere costitutive o regolate. Il traffico vescicolare è essenziale in questi processi.

Lisosomi

I lisosomi sono caratterizzati da biogenesi, struttura, ultrastruttura e funzioni specifiche. Eterofagocitosi ed autofagocitosi sono processi importanti.

Perossisomi

I perossisomi svolgono funzioni specifiche nel metabolismo cellulare.

Mitocondri

I mitocondri sono caratterizzati da struttura, ultrastruttura e funzioni specifiche, tra cui la produzione di energia.

Citoscheletro

Il citoscheletro è composto da microfilamenti, microtubuli e filamenti intermedi.

Le cellule epiteliali mostrano due forme citoscheletriche: microfilamenti e fil intermedi.

Filamenti Intermedi

Formati da cheratina e formano i tonofilamenti e poi le aggregazioni di questi detti tonofibrille che convergono verso i desmosomi. Contribuiscono a rendere la cellula resistenze agli sforzi meccanici. La cheratina è una proteina codificata da molti geni e ne esistono diverse tipologie.

Microfilamenti

I microfilamenti, tramite specifiche proteine, garantiscono continuità a cellule degli epiteli in prossimità delle zonule aderenti. In prossimità del lato citosolico della membrana cellulare formano un rete fitta di filamenti detta terminal web.

Polarità Cellulare

Si osserva polarità dell’epitelio perché le cellule apicali hanno specializzazioni diverse dalle cellule basali anche in relazione alla disposizione degli organelli intracellulari. Le giunzioni occludenti rendono conto perfettamente della polarità della cellula perché suddividono gli epiteli in dominio basolaterale e dominio apicale.

Specializzazioni della Superficie Libera

Sulla membrana apicale delle cellule si possono osservare piccole estroflessioni della membrana, microvilli, che nell’insieme costituiscono l’orletto a spazzola. Il ruolo dei microvilli è quello di aumentare la superficie di assorbimento della membrana apicale della cellula. I microvilli presentano alla base e all’interno una rete di microfilamenti di actina legati tra loro da molecole di villina e sono connessi alla membrana plasmatica dalla miosina II che a sua volta lega la membrana grazie a calmodulina. Nella rete terminale di microfilamenti alla base del microvillo (terminal web) vi è anche la proteina spettrina e miosina I.

La miosina II non è coinvolta in alcuna attività contrattile ma, probabilmente, serve a causare il distacco di parti della membrana plasmatica contenente enzimi digestivi che devono essere riversi nel lume.

I microvilli sono coinvolti nell’assorbimento selettivo delle cellule epiteliali (dato che la giunzione occludente non permette il passaggio nello spazio intercellulare) e, per tale motivo, i microvilli presentano sia proteine adibite al trasporto selettivo sia un rivestimento di glicoproteine e proteoglicani che proteggono i microvilli stessi e, probabilmente, servono a terminare l’idrolisi dei nutrienti poi assorbiti. Sulla superficie apicale si osservano numerose strutture note come stereocilia che in realtà sono microvilli associati che svolgono una funzione di assorbimento e secrezione.

I lipidi passano dall’epitelio al connettivo grazie all’assorbimento da parte delle cellule fornite di microvilli di gocce lipidiche racchiuse in vescicole di membrana plasmatica. Le vescicole poi si avvicinano alla superficie laterale della cellula (sotto la giunzione occludente) e riversano i lipidi senza membrana nello spazio intercellulare: i lipidi, da qui, migrano verso il connettivo, vi passano e da qui passano ai vasi superando l’endotelio.

Gli epiteli non sono provvisti di vasi e i nutrienti si spostano dai vasi del connettivo agli spazi intercellulari delle cellule dell’epitelio. Alcuni epiteli presentano varie tipologie di innervazione solitamente sensoriali.

Membrana Basale

Alla base del tessuto epiteliale vi è sempre una struttura cellulare nota come MEMBRANA BASALE su cui aderisce l’epitelio e che media gli scambi tra epitelio e connettivo sottostante.

Il componente principale della membrana basale è la lamina basale subito a ridosso delle cellule dell’epitelio e costituita da due elementi: la lamina lucida, direttamente collegata all’epitelio ed omogenea con molte integrine e la lamina densa (perché è densa agli elettroni), posta sotto la prima lamina e più fibrosa.

La lamina basale è composta da collagene di tipo IV (presente in abbondanti quantità e disposto come sottili filamenti a formare una rete), proteoglicani come l’eparan solfato e glicoproteine come l’enanctina e la laminina che ha il compito di legare il collagene e l’eparan solfato.

Sotto alla lamina basale si trova la lamina reticolare, associata al connettivo sottostante e formata da fibre reticolari (collagene I e III) sintetizzate dai fibroblasti del tessuto connettivo. Questa II lamina non è sempre presente, infatti, tra 2 epiteli si trova solo la lamina basale e non quella reticolare.

La membrana basale è un importante filtro tra l’epitelio e il tessuto connettivo sottostante: garantisce la polarità dell’epitelio e funge da filtro per macromolecole e cellule come macrofagi e linfociti che devono passare all’epitelio a discapito di altre cellule (come i fibroblasti) che non devono passare.

La membrana basale propria delle cellule poste sulla parte basale dell’epitelio hanno specializzazioni diverse a seconda dell’attività che svolgono: se hanno un ruolo coinvolto nel trasporto di liquidi la membrana basale presenterà introflessioni che raccolgono i mitocondri che permettono una rapida e numerosa produzione di ATP per il trasporto attivo dei liquidi, se invece sono coinvolte nel trasporto di sostanze conterrà proteine che garantiscono il trasporto degli stessi dall’epitelio al connettivo sottostante.

Tessuto Cartilagineo

La cartilagine può avere diverse funzioni: scheletriche, permette il movimento dei capi articolari e nel feto la funzione di costruire un modello per la formazione di un segmento scheletrico. L’accrescimento e il metabolismo della cartilagine sono sotto il controllo di ormoni e vitamine, infatti una deficienza di vitamine A,C e D determina alterazioni dell’accrescimento.

La carenza di vitamina A conduce a carenza dello spessore della cartilagine, invece la vitamina C è fondamentale per la produzione del collagene, e la sua carenza conduce, nello scorbuto ad alterazioni di fibre di collagene; la mancanza di vitamina D, insieme a carenza di fosforo e calcio conduce al rachitismo, in cui le ossa si deformano a causa della non calcificazione della cartilagine di coniugazione. Il GH è fondamentale per l’accrescimento della cartilagine, infatti la carenza di ormone attivo in giovane età conduce a nanismo. Stimoli meccanici come il movimento articolare e il carico meccanico sono importanti per mantenere normale la struttura e la funzione della cartilagine articolare.

L’ artrosi è una patologia presente nel 25% delle persone di età tra 45 e 64 anni. La patologia è causata dalla progressiva degradazione della della cartillagine e dell’osso sottostante, determinata da un’alterata attività dei condrociti che comporta un’eccessiva degradazione della matrice per accumulo di enzimi degradativi, che quindi comporta un contenuto minore di proteoglicani e di acqua nella matrice. Ciò conduce a un’assottigliamento della cartilagine articolare, aumentato dall’accumulo molecole con proprietà infiammatorie, come citochine infiammatorie. Non esiste una cura.

Cartilagine Ialina Articolare

La cartilagine articolare è uno strato di cartilagine ialina privo di pericondrio che riveste l’estremità delle articolazioni diatrodiali. La sua funzione principale è quella di fornire all’osso una superficie liscia e lubrificata e alla stesso tempo di distribuire i carichi meccanici tra le ossa. La cartilagine articolare è nutrita per diffusione dal liquido sinoviale e dal sottostante tessuto osseo. L’assenza del pericondrio è fondamentale perché la pressione a cui è sottoposta la cartilagine articolare provocherebbe la rottura dei vasi.

Nella cartilagine articolare sono distinguibili diverse zone in base alla composizione della matrice: 1. Zona tangenziale, 2. Zona intermedia, 3. Zona profonda, 4. Zona calcificata. Tale organizzazione conferisce alla cartilagine la funzione di cuscinetto, resistenza alle forza tangenziali e di compressione. L’elevata idratazione e lo spostamento dell’acqua permettono alla cartilagine articolare di adattarsi allo spostamento di carico.

Cartilagine Elastica

La cartilagine elastica nei mammiferi si ritrova nei padiglione auricolare, nel meato uditivo esterno e nell’epiglottide. La cartilagine elastica differisce dalla ialina per una colorazione giallastra e per l’opacità dovuta al contenuto di fibre elastiche, per il minore contenuto di proteoglicani e per la minore omogeneità della matrice. Le sue cellule hanno forma rotonda e sono a volte dalla matrice.

Nella cartilagine elastica sono bene evidenti le fibre che hanno un’ultrastruttura simile al connettivo elastico, infatti si ramificano e decorrono in tutte le direzioni formando una rete fitta e oscura la sostanza amorfa. Negli strati periferici la trama reticolare è più lassa a differenza delle porzioni più profonde dove è più fittamente stipata. I proteoglicani basofilia e metacromaticiappaiono come dei granuli elettrodensi. La cartilagine elastica si sviluppa a partire da un blastema ialino.

Le fibre elastiche si sviluppano dalla periferia per la polimerizzazione di tropoelastica in elastina che forma la componente amorfa delle fibre. Le fibre elastiche presentano una componente micro fibrillare costituita dalla glicoproteina fibrillina, che svolge il ruolo di orientare le molecole di tropoelastina. L’accrescimento della cartilagine elastica avviene per divisione dei condrociti e per apposizione.

Fibrocartilagine

La fibrocartilagine si riscontra nei dischi intervertebrali, nella sinfisi pubica, nella zona di intersezione tra osso e tendini e in vari menischi. La cartilagine fibrosa è caratterizzata da grossi fasci fibrosi, formati da collagene di tipo I, immersi in una scarsa matrice cartilaginea contenenti quantità variabili di proteoglicani. La matrice extracellulare contiene anche collagene di tipo II, ma i rapporti tra collagene I e II varia in base alla localizzazione (in età avanzata prevale il collagene di tipo II nella fibrocartilagine).

L’inferiore quantità di proteoglicani rispetto alla competente fibrosa, permette alla sostanza intercellulare di colorarsi come coloranti acidi. La fibro cartilagine è priva di pericondrio, e le cellule sono allineate in fila o isolate tra loro. La fibrocartilagine si continua come il connettivo fibroso: le cellule tendine si continuano con gli elementi cartilaginei e i fasci di collagene del tendine con quelli della fibrocartilagine. L’anello fibroso dei dischi intervertebrali è formato da fibrocartilagine che continua con la cartilagine ialina delle vertebre adiacenti, al centro vi è il nucleo polposo formato da tessuto cordoidale ricco di acido ialuronico. La rottura del disco e l’erniazione del nucleo polposo è caratteristico dell’ernia del disco.

La fibrocartilagine si sviluppa per differenziazione delle cellule mesenchimali in fibroblasti che elaborano materiale fibrillare, in seguito atre cellule mesenchimali si differenziano in cellule che secernono una sostanza amorfa nella matrice ricca di proteoglicani.

Tessuto Cordoide

Il tessuto cordoide è un tessuto con funzioni di sostegno che costituisce la notocorda nei cefalocordati, ma nei vertebrati è una struttura assile transitoria durante la vita embrionale. Nell’uomo adulto è rappresentato nel nucleo polposo e nel disco intervertebrale. Il tessuto cordoide è caratterizzato da cellule vescicolose accostate le une alle altre.

Degradazione e Calcificazione

Fenomeni di degradazione della cartilagine avviene nello sviluppo prenatale e nel rimodellamento postnatale: specifici segnali inducono il rilascio di proteasi e radicali liberi che portano all’attivazione di metalloproteasi. Le metalloproteasi MMP9/gelatinasi B sono prodotte dai condroclasti nelle sedi di osteogenesi condrale. Si assiste a una rapida degradazione dell’aggregano, e un’idrolisi lenta di collagene.

In età senile la cartillagine appare giallognola ed opaca a causa di modificazioni della composizione in proteoglicani con aumento rapporto di cheratan solfato e condroitin solfato, e la dimminuzione della loro concentrazione. Tutto ciò comporta una minore idratazione e quindi diffusibilità metabolita e nutrienti nonché perdita di proprietà meccaniche. Legate all’invecchiamento vi è anche una minore risposta dei condrociti a fattori di crescita e accumulo in matrice di pentosidina, che conferisce una misura dell’invecchiamento della cartilagine articolare.

La trasformazione asbestiforme è un fenomeno degenerativo che coinvolge la cartilagine ialina ed elastica che porta all’invasione della matrice da parte di grossolane fibre fittamente stipate, le quali possono dissolversi conducendo a rammollimento del tessuto.

La calcificazione di certe cartilagini è un fenomeno associato a cambiamenti degenerativi che si può riscontrare nell’invecchiamento, mentre la calcificazione della cartilagine ialina è un fenomeno fisiologico.

Rigenerazione

Nei mammiferi la cartilagine ha una capacita rigenerativa limitata dovuta all’avascolarizzazione e all’assenza di cellule mesenchimali. A seguito della distruzione della cartilagine questa viene sostituita da cartilagine fibrosa proveniente dal pericondrio.

Tessuto Osseo

Il tessuto osseo è un connettivo caratterizzato da una matrice mineralizzata, che conferisce alle ossa durezza e resistenza alla compressione, senza appesantire il corpo. Le ossa sono di tre tipi, corte, lunghe e piatta, e svolgono varie funzioni: protezioni degli organi, controllo della concentrazione dei liquidi corporei del calcio, influenzano l’attività di altri tessuti e mediante la produzione di osteocalcina dal parte egli osteoblasti stimolano la produzione di testosterone.

Il tessuto osseo è costituito da 10-20% di acqua, 70% di sostanze inorganiche e 30% sostanze organiche, di cui il 90% di collagene, e per la restante parte glicoproteine, proteoglicani, lipidi e cellule. Il tessuto osseo è rivestito da periostio, un connettivo, e le cavità interne da endostio, riccamente vascolarizzato con terminazioni nervose sensitive. Per il contenuto basso di proteoglicani e alto di collagene si colora con coloranti acidi, e risulta PAS positivo.

Le cellule del tessuto osseo son 4: osteoprogenitrici, osteoblasti, osteociti e osteoclasti. Le prime due appartengono ad un’unica linea cellulare di origine mesenchimale. Le cellule osteoprogenitrici, cellule staminali, danno origine agli osteblasti, che secernono la sostanza intercellulare e si differenziano in osteociti. Gli osteoclasti fanno parte di una linea monocita-macrofagica ed hanno la capacità di demolire il tessuto e favorire il rimodellamento e il rinnovamento.

La sostanza intercellulare è costituita da fibre proteiche, formate da collagene di tipo I che conferisce resistenza alla tensione e fornisce un’impalcatura che sostiene la matrice mineralizzata, e matrice amorfa. La matrice, deposta in forma organica, va incontro a mineralizzazione a seguito dell’accumulo di cristalli di idrossiapatite, formati da fosfato e carbonati di calcio.

L’osso risulta possedere due organizzazioni definite: tessuto osseo compatto, che appare duro di color avorio che costituisce le diafasi delle ossa lunghe e le pareti delle corte; spugnoso che ha l’apparenza di un materiale poroso, formato da lamelle, dette trabecole, che formano cavità ripiene di midollo osseo. L’osso spugnoso delimita il canale midollare e forma la regione centrale delle epifisi, gran parte delle ossa corte e la parete centrale delle piatte denominata diploe. Entrambi le organizzazioni sono formate da lamelle osse. Nell’osso compatto le lamelle ssono poste in maniera regolare parallele all’asse longitudinale.

Epiteli e Ghiandole

EPITELI GHIANDOLARI e GHIANDOLE Organi specializzati nella secrezione di sostanze quali ormoni, lipidi, mucina (mucopolisaccaridi), enzimi e proteine.

Le ghiandole sono composte dall’epitelio secernente, che gestisce il compito di secrezione e da connettivo, stroma, che ha un ruolo di sostengono e contiene vasi e nervi importanti per l’attività di secrezione.