Introduzione all'Istologia, Giunzioni Cellulari PDF

Introduzione all’Istologia. Giunzioni cellulari Introduzione istologia, giunzioni Eucarioti: - Organismi unicellulari (alghe, protozoi, lieviti) - Organismi pluricellulari: suddivisione del lavoro a livello cellulare; da cellule tutte ‘uguali’ (prime fasi sviluppo embrionale) a popola...

Introduzione all’Istologia. Giunzioni cellulari Introduzione istologia, giunzioni Eucarioti: - Organismi unicellulari (alghe, protozoi, lieviti) - Organismi pluricellulari: suddivisione del lavoro a livello cellulare; da cellule tutte ‘uguali’ (prime fasi sviluppo embrionale) a popolazioni cellulari sempre più specializzate (circa 200 tipi cellulari diversi): DIFFERENZIAMENTO Introduzione istologia, giunzioni Linea germinale e cellule somatiche Introduzione istologia, giunzioni Per formare gli organismi pluricellulari, le cellule si organizzano in gruppi strutturati e funzionali: i tessuti. Introduzione istologia, giunzioni CELLULE TESSUTI ORGANI - Gli organi sono costituiti da tessuti diversi - Le cellule sono le - I tessuti sono costituiti - I sistemi o apparati unità costitutive di dall’aggregazione di cellule sono gruppi di organi che tutti gli organismi dello stesso tipo lavorano in modo viventi coordinato > BIOLOGIA > ISTOLOGIA > ANATOMIA CELLULARE I tessuti derivano dai tre foglietti embrionali, grazie al progressivo differenziamento cellulare guidato da molecole di segnalazione. Nei tessuti ci sono molte cellule diverse (circa 200 tipi), classificabili in quattro tessuti fondamentali, caratterizzati da: - Origine embriologica - Organizzazione morfologica - Funzione - Localizzazione Introduzione istologia, giunzioni I quattro tessuti fondamentali: - Epiteliale - Connettivo - Muscolare - Nervoso Come mai solo quattro tessuti formano una così grande varietà di organi e sistemi? - Un organo non è quasi mai costituito da un solo tessuto - Ogni tessuto è suddiviso in una grande varietà di sottotipi I tessuti fondamentali sono quattro  I tessuti fondamentali sono 4 foglietti di cellule contigue, con scarsa sostanza ✓ EPITELIALE intercellulare rivestimento abbondanti giunzioni ghiandolare ✓ CONNETTIVO propriamente detto specializzato ✓ MUSCOLARE striato scheletrico striato cardiaco liscio ✓ NERVOSO  I tessuti fondamentali sono 4 ✓ EPITELIALE rivestimento ghiandolare cellule immerse in abbondante matrice ✓ CONNETTIVO extracellulare con propriamente detto strutture fibrose specializzato ✓ MUSCOLARE striato scheletrico striato cardiaco liscio ✓ NERVOSO  I tessuti fondamentali sono 4 ✓ EPITELIALE rivestimento ghiandolare ✓ CONNETTIVO propriamente detto specializzato cellule adese tra loro ✓ MUSCOLARE sistemi di giunzione striato scheletrico striato cardiaco liscio ✓ NERVOSO  I tessuti fondamentali sono 4 ✓ EPITELIALE rivestimento ghiandolare ✓ CONNETTIVO propriamente detto specializzato ✓ MUSCOLARE striato scheletrico striato cardiaco liscio cellule dotate di numerosi ✓ NERVOSO prolungamenti connesse tra loro mediante sinapsi COME SI STUDIANO I TESSUTI? Preparazione di sezioni istologiche. Richiede diversi passi: - Fissazione (1): per immobilizzare i componenti cellulari nei loro posti. Alcoli, aldeidi. - Disidratazione (2): eliminazione dell’acqua dei tessuti, usando alcool a gradazione crescente: 70, 90, 100, e poi xilene (solvente organico). - Inclusione (3): i tessuti vengono inseriti in un materiale più consistente per fare sezioni sottili da colorare, in paraffina (ottico). 1 2 3 - Sezionamento (4): taglio a fettine (collocate su vetrino porta-oggetto) per la colorazione e osservazione. Per il microscopio ottico si usa il microtomo, per fare sezioni di 5-20 µm di spessore. Fette di tessuto di ≈ 5-10 micron → oggetto 3D trasformato in 2D: questo influenza l’aspetto di ciò che osserviamo al microscopio  Tessuto muscolare liscio Sezione trasversale Sezione longitudinale - Reidratazione (5): xilene, alcool a gradazione decrescente (100, 90, 70, acqua). - Colorazione (6): per visualizzare meglio i campioni: - istologia classica: coloranti chimici - metodologie più specializzate: immunoistochimicha, usando anticorpi contro proteine specifiche, rilevati con colorazioni enzimatiche o fluorescenti. - Disidratazione se necessaria, e montaggio (chiusura) usando una resina e un vetrino copri-oggetto. I coloranti organici per colorare i tessuti si sono diffusi all’inizio del IXX secolo; sono sostanze con preferenza per parti specifiche della cellula, rendendo visibili le strutture interne. Colorazione ematossilina-eosina Ematossilina - colorante basico - colora in blu/violetto i componenti cellulari acidi, carichi negativamente, come acidi nucleici, proteine di membrana, elastina. Questi componenti sono basofili e si trovano prevalentemente nel nucleo. Eosina - colorante acido - colora di rosa i componenti basici, carichi positivamente, come molte proteine cellulari, proteine mitocondriali, e le fibre di collagene. Questi componenti sono acidofili (o eosinofili) e determinano una colorazione rosa del citoplasma e le sostanze extracellulari. Colorazione di Mallory-azan - le fibre di collagene appaiono colorate in blu Intestino tenue colorato con: Mallory-azan Ematossilina-eosina e blu alcian, un colorante che evidenzia le mucoproteine e i mucopolisaccaridi Colorazione di Cajal I neuroni si possono colorare con sali di argento (nitrato di argento). Alcuni neuroni diventano particolarmente oscuri e si può vedere la loro morfologia, con le fibre neuronali in marrone/nero.  Introduzione istologia, giunzioni La disposizione e funzione delle cellule al interno dei tessuti dipende: - Dalle interazioni tra le cellule, grazie a giunzioni cellulari, che le uniscono strutturalmente e tante volte funzionalmente. - Dalle interazioni delle cellule con l’ambiente extracellulare strutturato, la matrice extracellulare, che conferisce ai tessuti la loro resistenza e partecipa nelle sue funzioni, e viene prodotta dalle cellule stesse. Introduzione istologia, giunzioni LE GIUNZIONI CELLULARI Le adesioni tra cellule sono molto importanti per gli organismi pluricellulari: - Sono essenziali per la formazione di tessuti, che poi si organizzano per formare organi. - Sono importanti durante lo sviluppo, per definire gruppi di cellule omogenee fra di loro e diverse da altre. - Partecipano alla migrazione cellulare. - Importanti per la comunicazione fra cellule. - Ruolo nel comportamento cellulare: sopravvivenza, crescita, divisione, differenziamento e morte cellulare. L’adesione fra le cellule è mediata da molecole di adesione cellulare (cell adhesion molecules, CAM), in genere proteine di membrana che stabiliscono contatti con proteine simili nella cellula accanto. Introduzione istologia, giunzioni Le giunzioni cellulari si possono studiare particolarmente bene nel tessuto epiteliale. Ci sono diversi tipi di tessuto epiteliale, ma in genere sono fatti di estratti di cellule polarizzate che hanno un lato apicale, esposto a un lume acquoso o pieno d’aria, e uno basale, a contatto con uno estratto sottile ma resistente di matrice extracellulare, chiamato lamina basale. Introduzione istologia, giunzioni  Introduzione istologia, giunzioni Principali tipi di giunzioni cellulari La giunzione stretta è tipicamente epiteliale, ma le altre si trovano in tanti tipi cellulari. Giunzione Nei foglietti epiteliali sigilla le stretta cellule contigue Giunzione Collega fascetti di actina fra cellule aderente adiacenti Collega i filamenti intermedi fra Desmosoma cellule adiacenti Giunzione Fatte da canali che fanno passare comunicante piccole molecole e ioni Ancora i filamenti intermedi alla Emidesmosoma lamina basale Introduzione istologia, giunzioni Giunzioni strette Sono giunzioni molto importanti per la funzione degli epiteli. Hanno un ruolo sigillante, separano la parte apicale da quella basolaterale: - Separano gli ambienti extracellulari. - Separano domini di membrana differenziati funzionalmente (diverse proteine). - All’interno della cellula polarizzata fanno d’impalcatura per altre proteine. Introduzione istologia, giunzioni Sono fatte da proteine, come claudine e occludine, che attraversano la membrana plasmatica. Introduzione istologia, giunzioni Dal punto di vista meccanico, ci sono tre tipi di giunzioni che tengono le cellule unite fra di loro o alla lamina basale. Sono giunzioni ancoranti, che legano in realtà i citoscheletri delle cellule, non le membrane in se stesse, altrimenti le membrane si strapperebbero a ogni tensione! - Giunzioni fra le cellule: giunzioni aderenti e desmosomi. - Giunzioni alla lamina basale: emidesmosomi. - Giunzioni aderenti: legano il citoscheletro di actina. - Desmosomi ed emidesmosomi: legano il citoscheletro di filamenti intermedi. A Giunzioni occludenti Giunzioni ancoranti: B giunzioni aderenti C desmosomi D Giunzioni comunicanti Introduzione istologia, giunzioni Le giunzioni aderenti e i desmosomi si formano per l’interazione di proteine di adesione chiamate caderine. Le caderine sono proteine trasmembrana che si legano fra di loro nei domini extracellulari (legame omofilo u omofilico), e hanno bisogno di Ca2+ per questo legame. Il loro dominio intracellulare si lega al citoscheletro (actina o filamenti intermedi) grazie a proteine di collegamento. Giuzioni aderenti e desmosomi: caderine (glicoproteine transmembrana), Ca++ spazio intercellulare 15-25 nm Introduzione istologia, giunzioni Le caderine si associano in gruppi per unire le cellule fra di loro, come una cerniera.  proteine di connessione a microfilamenti di actina (catenine) proteine di ancoraggio a filamenti intermedi (desmoplachine e placoglobina) cheratina desmina vimentina Introduzione istologia, giunzioni Giunzioni aderenti Le molecole di caderina si legano ai filamenti di actina, grazie a proteine di connessione. Nelle cellule epiteliali formano una fascia di adesione. Introduzione istologia, giunzioni Introduzione istologia, giunzioni Nelle cellule epiteliali, le giunzioni aderenti si formano sotto quelle strette, e legano fasci di filamenti di actina a modo di cinture, in tutto l’epitelio. Queste retti di actina che attraversano l’epitelio sono contrattili, e possono modificare la forma di tutto l’epitelio, ad esempio durante la formazione del tubo neurale. Introduzione istologia, giunzioni Desmosomi Le molecole di caderina si legano ai filamenti intermedi, in particolare alle cheratine degli epiteli. Le cheratine formano dei fasci che, uniti da una cellula al’altra grazie ai desmosomi in tutto l’epitelio, danno a questi tessuti una grande resistenza meccanica, come nella pelle. Visti al microscopio elettronico, sembrano dei bottoni che saldano le cellule adiacenti. Introduzione istologia, giunzioni Le molecole di caderina si concentrano nei punti di adesione fra cellule adhesion_junctions Introduzione istologia, giunzioni Emidesmosomi Sono giunzioni che legano i filamenti intermedi (cheratine) con la matrice extracellulare, grazie alla mediazione di proteine di membrana chiamate integrine. Ad esempio, la parte basale delle cellule epiteliali si lega in questo modo alla lamina basale. Introduzione istologia, giunzioni La lamina basale contiene collagene IV; le integrine legano proteine extracellulari come la laminina, che dall’altro lato si legano al collagene IV, mediando l’ancoraggio delle cellule epiteliali alla lamina basale. integrine laminina collagene  Introduzione istologia, giunzioni Desmosomi ed emidesmosomi insieme formano una ‘saldatura a punti’ che unisce tutte le cellule de un foglietto epiteliale tra di loro e alla lamina basale. Giunzioni comunicanti (gap junctions) Sono giunzioni dove le membrane plasmatiche di cellule adiacenti sono molto vicine, a solo 2-4 nm di distanza, e sono attraversate da complessi proteici identici nelle due cellule, i connessoni, che allineati tra le due membrane formano dei canali acquosi che permettono il passaggio di piccole molecole (