Introduzione all'Istologia (PDF)

LEZIONE INTRODUTTIVA (lezione 1) Lo studio della struttura di un tessuto Il termine tessuto deriva dal termine francese , “tissu” ( perché i primi ricercatori videro che ciò che osservavano era costituito da un intreccio). Il termine poi venne inglesizzato da uno scienziato inglese Bichat che cercò di stilare una classifica di 21 tessuti. Da questi 21 tessuti diversi poi nel tempo gli istologi sono giunti alla conclusione di poterli raggruppare nei 4 tessuti principali:epiteliale, connettivo, muscolare e nervoso; facendo le cosiddette classificazioni e sotto classificazioni. Senza l’uso del microscopio però i primi ricercatori poterono fare ben poco. Lo scienziato olandese Antoni van Leeuwenhoek inventò il primo microscopio. (La lente era una semplice sfera fusa di vetro). I primi miscroscopi erano monoculari e i successivi biculari. Il miscroscopio ci permette di osservare le strutture cellulari grazie al potere di risoluzione. mm = 10 metri6 micron =10 metri 6 nanometro= 10 metri (si usa per studiare l’ultrastruttura). Il microscopio ottico, composto ,luce sono nati per lo sviluppo delle idee dello scienziato olandese. Sono fondamentali nello strumento le lenti obbiettive e lenti oculari per poter rielaborare l’immagine. La lente obbiettiva arriva al massimo di ingrandimento di100x( campo ingrandito rispetto a quello che vediamo di 100 volte). Poi si deve moltiplicare per i valori delle altre lenti. Robert Hooke diede il nome alla cellula. Esaminò per la prima volta al microscopio il mais e osservò he esso era composto da “sottili camere”, queste vennero chiamate celle in riferimento alle camere dei monasteri. Da qui il nome cellula. Successivamente si ritrovò la stessa organizzazione nelle cellule animali. Studi successivi hanno rivelato che queste camere sono riempite da un liquido chiamato citoplasma. DEFINIZIONI Tessuti: insieme di cellule e matrice extracellulare Cellule: entità viventi, più o meno sufficienti, che formano i tessuti, circondate da membrana. Organelli: strutture rivestite da membrana all’interno delle cellule (es: mitocondri, apparato di Glogi, lisosomi…) Inclusioni: alcune strutture all’interno delle cellule non rivestite da membrane biologiche ( es: granuli di glicogeno, gocciole lipidiche…) Molecole e atomi LIVELLI DI ORGANIZZAZIONE DELLA SOSTANZA VIVENTE Atomo Molecola Organello cellula tessuto organo Apparato Organismo Dal macroscopico al microscopico Come porre gli 8-9 metri di intestino nel poco spazio del corpo? Esso è Aagomitolato nella zona addominale. Questi 9 metri dovranno subire l’adsorbimento del cibo. Avviene infatti un trasporto trans citotico: il cibo viene preso da una cellula chiamata enterocita che assorbe il cibo, lo rielabora e poi questo verrà distribuito attraverso la rete cellulare. La struttura così descritta però non sarebbe adatta alla vita. Perciò, per avere più superficie a disposizione per ogni cellula che tappezza il tratto intestinale , l’intestino non è un tubo liscio ma sono presenti delle pliche che aumentano la superficie. Oltre a queste sono presenti sia al livello degli avvallamenti che delle pliche dei villi, che sono delle strutture che incrementano ancora la superficie a disposizione e sono composte da cellule chiamate enterociti. Inoltre sono presenti ulteriori strutture epidermiche cilindriche dette ,microvilli che incrementano la superficie di assorbimento, per favorire il trasporto di molecole semplici e l’attività enzimatica. Questo sarà un processo compatibile con la vita. Inoltre se non avessimo delle cellule in grado di produrre muco, essendo questo epitelio molto delicato, si deteriorerebbe la mucosa intestinale. Se volessimo studiare una sezione trasversale di intestino, nel momento in cui si va a preparare il campione si deve fare attenzione se il campione è valido o meno(attenzione che non ci siano artefatti istologici). Inoltre poiché i tessuti sono formati da matrice organica e da cellule che sono ricche di acqua, che è una sostanza incolore, per questo è necessario aggiungere una sostanza colorante per identificare le strutture. Le strutture possono essere analizzate grazie al microscopio. Esse vengono analizzate partendo da un ingrandimento basso, perché prima si deve individuare la zona nella quale si trova la struttura fino ad affinarla a mano a mano fino al particolare. (4 membrane del corpo :cute, mucose, sierose, sinuviali) Oltre alla microstruttura si ha l’ultrastruttura grazie all’osservazione mediante un microscopio elettronico a trasmissione che non usa più fotoni per osservare le varie strutture, ma gli elettroni. In questo modo si possono individuare delle microstrutture poco percepibili singolarmente anche al massimo ingrandimento al microscopio ottico. INTRODUZIONE AI 4 TESSUTI PRINCIPALI 4 tessuti principali:tessuti epiteliali, tessuti connettivi di origine mesenchimale(45%), tessuto muscolare(più rappresentativo del nostro corpo 50%)e tessuto nervoso(2%) ( Per classificare un tessuto si deve cercare sempre di prendere in considerazione lo scopo che ha quel determinato tessuto e di conseguenza le cellule che lo compongono Si fa attenzione anche alla struttura-> funzione) Gli epiteli di rivestimento si dividono in: Monostratificato(semplice)= composto da un unico ordine cellulare Stratificati o composti =tessuti composti da più strati cellulari e ogni uno di questi può contenere più strati di cellule (Gli epiteli ogni circa 30 giorni si rinnovano. Nelle superfici più soggette ad urti e utilizzo è presente più cheratina) Tessuti connettivi(tessuti di origine mesenchimale)= derivano da una cellula staminale che deriva da uno dei tre foglietti embrionali primitivi che contiene delle cellule che prolifereranno in diverse dimensioni. (La prima cellula staminale(somatica) è lo zigote e prima cellula diploide.) (Tessuto più duro è lo smalto e non il tessuto osseo) mammmmma Effferenzatratendine clteggiaceegne cenavano LINEAGERMINATNATIIIIIIII eye una aaaa g annunciano Gli epiteli di rivestimento sono tessuti caratterizzati da molte cellule fittamente stipate, organizzate in lamine o ammassi, separate fra loro solo da un sottile strato di fluido extracellulare, ed è presente quindi poca matrice extracellulare I tessuti connettivi invece, sono caratterizzati dalla presenza di poche cellule, spesso isolate, immerse in una grande quantità di matrice extracellulare, che è molto ricca di fibre di natura proteica. Concetto di secrezione cellulare, presente alla base delle comunicazioni cellulari. Dall’esterno arrivano dei segnali appropriati e le cellule riescono a recepirli per poi elaborare una risposta. Queste sono chiamate primi messaggeri(molecole esterne alla cellula), ovvero molecole extracellulari che devono essere captate dalle cellule, grazie a recettori specifici, che sono strutture molecolari in grado di riconoscere un determinato segnale (primo messaggero). Le cellule poi a seconda del segnale captato decifrano il segnale, e all’interno della cellula ci saranno delle cascate di informazioni, secondi messagggeri, presenti all’interno della cellula e generati grazie ai primi messaggeri(amo ciclico). La cellula attraverso i secondi messaggeri riesce ad agire a livello nucleare per esempio, azione che autonomamente non sarebbe riuscita a fare. Risposta da parte del nucleo. Il nucleo trascrive il gene che precedentemente era a doppia elica ed ora a singola elica (rna messaggero,transfer e ribosomiale) … Esocitosi= attraverso la fusione della membrana biologica con la membrana plastamtica, delle sostanze vengono portate al di fuori della cellula Secrezione Esperimento: degli scienziati coltivarono delle cellule pancreatiche in vitro, e misero nel mezzo di coltura presente nelle capsule, degli amminoacidi radioattivi che servirono ai ricercatori per fotografare quel momento specifico. Videro così, che nei primi tre minuti le particelle radioattive venivano individuate a livello del RER e poi dopo 20 minuti nell’apparato del Golgi, infine dopo circa un ora si verificava l’esocitosi, in quanto si accumulano nelle vescicole raccolte nella porzione apicale della cellula da dove possono essere espulse. COME OSSERVARE LE CELLULE CHE COMPONGONO I TESSUTI (lezione 2) Quali sono gli strumenti a disposizione per poterli studiare. Un organo o un tessuto è formato a sua volta dalle singole cellule, che a loro volta sono formate da altre strutture cellulari. Ogni struttura ha la sua importanza e quindi un organo o un tessuto svolge le proprie funzioni grazie all’azione sinergica delle cellule diverse specializzate funzioni specifiche. (struttura->funzione). Ogni cellula inoltre svolge le proprie funzioni grazie la capacità di segregare attività specifiche in compartimenti su cellulari (organelli) Poter osservare e riconoscere i compartimenti cellulari ,individuare la presenza di specifiche proteine nei compartimenti cellulari e definire la funzione di specifiche proteine nei singoli compartimenti cellulari è necessario l’utilizzo di uno strumento, il microscopio. Ordini di grandezza in biologia Per “ordine di grandezza” si intende che due oggetti differiscono di un ordine di grandezza quando uno è circa 10 volte più grande dell’altro. L’occhio umano può osservare fino ad un limite di grandezza 0,1mm/0,2 mm, (limite di risoluzione). Invece il microscopio ottico ha un limite di risoluzione ridotto che arriva a 0,1/0,2 micron(non si può osservare l’ultrastruttura). Esso funziona per attraversamento del fascio di luce(fotoni),in questo modo proietta un immagine a colori. Il microscopio elettronico a trasmissione(immagine in bianco e nero) e a scanzione(permette di osservare strutture e oggetti con un grande ingrandimento). In ogni tessuto c’è una specifica organizzazione cellulare e in ogni tessuto ci sono sia cellule proprie al tessuto che cellule che vanno semplicemente in aiuto a quel tessuto. Come si prepara un campione istologico Prelievo = può essere da ispezione cadaverica(top),biopsia… Il tessuto deve essere poco spesso ,perché se troppo spesso il fascio di luce non riesce ad attraversare il campione per poter essere osservato. È necessario che le sezioni siano sottili, in questo modo saranno maggiori le informazioni che si possono ricavare dal campione istologico. Una situazione ottimale è se si riesce a fare una sezione di metà cellula, quindi il sezionamento deve essere di circa 5/6 micron. Nel sezionamento possono presentarsi delle problematiche, come la presenza di artefatti. Microscopio ottico o “luce” Nel complesso è formato da una parte detta braccio o stativo che è la parte che contiene tutte le altre parti del microscopio. Nella parte bassa è situata la sorgente luminosa (lampada), la cui luminosità si può regolare attraverso una manopola. Una volta formata la luce è necessario formare un fascio luminoso che poi colpirà il campione istologico posizionato sopra il vetrino che è sul tavolino portaoggetti. Sul tavolino portaoggetti è presente un buco che servirà per far passare la luce. Al di sotto del tavolino c’è una parte tecnica chiamata condensatore che permette di allineare il fascio di luce che deve andare a colpire la sezione posta sul vetrino. Tra il vetrino e le lenti c’è del vuoto, le lenti obbiettivo si chiamano obbiettivi e ognuna di queste permette un diverso ingrandimento. Queste sono posizionate su un revolver che si può girare per scegliere l ’obbiettivo. Lungo i tubi degli obiettivi sono presenti varie informazioni ( come per esempio il plan:forma un immagine senza curvature e quindi piana). Poi la luce grazie a uno specchio cambia la traiettoria e proietta l’immagine all’oculare. I microscopi possono essere monoculari o biculari e gli obiettivi standard usati sono 10x e 40x. Il massimo di ingrandimento è 100x e quindi l’oculare può arrivare ad un ingrandimento max di 1000 volte. Questi obiettivi vengono usati per esaminazioni speciali. L’ingrandimento finale di un microscopio è la risultante del prodotto dell’ingrandimento della lente obiettivo moltiplicato per l’ingrandimento della lente oculare. Esempio: un obiettivo 40x con un oculare 10x da un ingrandimento totale di 400x.ovvero l’aria sotto osservazione la vedo ingrandita di 400 volte. La manopola che regola il fuoco(micrometrica) permette di fare degli spostamenti anche sull’asse z e di rendere l’immagine più nitida).Manopola posizionata dentro la manopola macrometrica. Inoltre grazie ad un’altra doppia manopola posizionata in basso a sx si possono fare spostamenti sull’asse x e y. A seguito dell’osservazione il campione deve essere protetto in moto tale che possa essere ulteriormente osservabile. Il vetrino non deve essere più spesso di 0.17 altrimenti non si riuscirebbe ad osservare il campione. (Per tutti gli altri obbiettivi tra l’obiettivo è il campione c’è l’aria, invece per l’obiettivo 100x necessita di un mezzo liquido particolare interposto tra il vetrino e la lente stessa, perché non ci sarà aria tra questo e il campione; è definito infatti ad immersione). PROBLEMATICHE CHE SI POSSONO RISCONTRARE NELLA PREPARAZIONE DI UN MATERIALE ISTOLOGICO (4)La luce non può attraversare uno spessore troppo ingombrante, lo spessore deve essere quindi molto ridotto. Quindi non si può usare per la sezione un coltello o un bistury; vengono utilizzati dei microtomi che sono apparecchi appositi per il sezionamento. Permettono di ottenere delle sezioni sottili ( di5-6 micron ) facendo un movimento dall’alto verso il basso e tagliano così il campione in maniera ottimale per l’osservazione. (2) i tessuti biologici sono perlopiù molli, si ha bisogno quindi di indurirli. La fase pre-terminale sarà quindi quella di indurirli grazie ad una cera chiamata paraffina(sostanza idrofilica). Questo è possibile perché lo stato liquido della sostanza sarà simile a quello dell’acqua, in questo modo questa cera liquida si va ad infiltrare bene in tutte le maglie del tessuto della cellula. Prima del taglio quindi, il tessuto deve essere indurito e si procede quindi con tre fasi che sono: fissazione con aldeidi, inclusione e congelamento. (Si effettua una scala di alcol nella fase di inclusione) (1)Se un tessuto viene estratto dal proprio contesto sociale, le cellule vanno in contro a processi di digestione a causa dell’azione dei lisosomi, è importante infatti inizialmente procedere con la fissazione con aldeidi. Questo processo può avvenire chimicamente o fisicamente, e ha lo scopo di mantenere ogni organulo all’interno della cellula e l’ambiente extracellulare, come se fosse ancora nello stato vivente dalla quale proviene. (Anche andare al di sotto degli 0 gradi centigradi è un processo che impedisce l’autolisi). Nonostante sia un metodo più rapido, il problema della fissazione fisica è che la cellula è ricca di acqua, quindi la membrana plasmatica può rompersi per esempio, in quanto l’acqua al di sotto degli 0 gradi si dilata. (3)Si devono fare delle prove di taglio dopo l’indurimento per capire l’orientamento del campione istologico (Sono preferibili dei sezionamenti trasversali o longitudinali, in quanto ci possono fornire più informazioni possibili sul nostro campione istologico). Con una colorazione veloce e stemporanea si verifica se si deve riorientare meglio il campione. (4) Un campione istologico non si può osservare se non si utilizza una sostanza colorante in quanto la cellula è ricca di acqua che è incolore e priva di contrasto per cui prima dell’osservazione al microscopio, il tessuto deve essere colorato. Inoltre coloranti con l’affinità per componenti cellulari e tissutali diverse possono essere anche combinati nella stessa sezione istologica. Essa può essere monocromatica, bicromatica, tricromatica ecc. (Se prima di colorare se il campione istologico è ancora in ambiente idrofobico si deve effettuare una scala di alcol.) Il fine principale della colorazione è quello di aumentare il contrasto tra i vari componenti del tessuto favorendone così l’identificazione. In altri casi la colorazione viene eseguita al fine di identificare i costituenti chimici particolari del tessuto in questo caso vengono allora impiegate reazioni di colorazioni specifiche per le sostanze che si vogliono studiare. La maggior parte dei coloranti che si usano in istologia è rappresentata da molecole idrosolubili e quindi disciolte in acqua. Le sezioni da colorare sono imbevute di cera e perciò impermeabili all’acqua, per cui è necessario rimuovere la paraffina e reidratare il tessuto prima di colorarlo. Generalmente si utilizzano colorazioni morfologiche. I coloranti impiegati sono classificati in due categorie: basici come l’ematossilina che ha un’affinità per molecole acide come il DNA e acidi come l’eosina che si legano a molecole basiche come molte proteine cito plasmatiche. Con queste due sostanze si può effettuare un tipo di colorazione definita acido-basica. Le sostanze acide che si trovano nei tessuti avranno affinità per i coloranti basici (basofilia). Per questo motivo queste sostanze acide vengono definite basofile. Le sostanze basiche che si trovano nei tessuti avranno affinità per i coloranti acidi (acidofilia o esosinofilia). Per questo motivo queste sostanze acide sono dette anche acidofile. Questa affinità alle sostanze basiche o acide per esempio a livello del sangue, è stata utilizzata per dare dei nomi a strutture cellulari, permette di fornire quindi anche un criterio di classificazione. I globuli bianchi infatti si classificano in base al tipo di colorazione che prendono. Neutrofile= non sono né basofile che acidofile Basofile Acidofile Come conservare un campione? Per conservare un tessuto in seguito alla preparazione e all’osservazione del campione, tra il vetrino copri oggetto e il campione istologico colorato e messo su vetrino, si mettono delle sostanze liquide inerti che non devono rovinare la sezione e non interferiscono con le colorazioni fatte. In questo modo si effettua un processo chiamato coverslipping, formando così un sandwich. Questo permetterà di conservare il campione nel tempo. Si deve fare attenzione che non si formino delle bolle d’aria. Per cui riassumendo la sequenza di passaggi in una tipica procedura istologica è la seguente: 1. Fissazione di un campione di tessuto in formaldeide oppure congelamento del pezzo di tessuto 2. Taglio al microtomo 3. Montaggio sul vetrino 4. “Bagni” in soluzioni di coloranti 5. Disidratazione e coverslipping Si deve lavorare in ambienti protetti( cappe aspiranti), in quanto durante questi processi vengono utilizzate sostanze cancerogene per l’uomo. Lo striscio di sangue Tutti questi procedimenti valgono per tutti i campioni istologici eccetto il sangue, infatti se si vuole osservare un campione istologico liquido come il sangue si usa un diverso procedimento. Si distribuisce uniformemente il fluido su tutta la superficie del vetrino servendosi di un altro vetrino per effettuare il processo di “striscio”. Poi si effettua una colorazione e si osserva il campione. Questo processo è molto veloce, infatti si effettua in pochi minuti e ci permette l’osservazione di cellule del sangue. Si differenzia dal processo “generico” perché ovviamente, non richiede il taglio del tessuto. Istologia “funzionale” Le colorazioni morfologiche tuttavia non soddisfano le necessità degli istologi , in quanto non permettono di osservare e studiare in maniera completa i tessuti. Infatti l’istologia moderna non si limita all’osservazione descrittiva degli aspetti morfologici e strutturali di base di cellule tessuti ed è sistono per questo numerose tecniche che consentono di rispondere a quesiti su specifici correlati funzionali della composizione di un tessuto. Si usano come molecole traccianti non più molecole acide , basiche o acido-basiche, ma si useranno molecole, che danno informazioni sull’attività enzimatica piuttosto che sul tipo di molecole presenti nel tessuto stesso. Queste si chiamano tecniche istochimiche o a immunofluorescenza e permettono l’identificazione e/o la misura quantitativa mediante reazioni di colorazione specifiche di costituenti chimici delle cellule dei tessuti. d Questo approccio sfrutta la capacità che gli anticorpi hanno di distinguere differenze anche minime tra una proteina e l’altra. L’anticorpo si lega all’antigene ma è necessario renderlo visibile. Infatti per fare questo l’anticorpo può essere modificato attraverso il legame a molecole di dimensioni ridotte, dette fluorocromi, che non alterano significativamente conformazione all’anticorpo, salvaguardandone la sua capacità di legare l’antigene. Il fluorocromi possono assorbire la luce di una certa lunghezza d’onda ( luce di eccitazione ) per un momento breve e di emetterla poi nuovamente ad una lunghezza d’onda maggiore ( luce di emissione ). Questo avviene grazie ad una lampada particolare ( lampada a mercurio )posta sul microscopio a epifluorescenza, che ci fornisce le informazioni che vogliamo sapere. Il fluorocromo così verrà eccitato e in questo modo la luce che verrà emessa avrà una lunghezza d’onda maggiore rispetto a quella assorbita. Immunofluorescenza diretta e indiretta Per esempio, se delle molecole estranee entrano a contatto con il nostro organismo si deve operare purificando la molecola. Si inietta quindi la molecola purificata in un animale di laboratorio, Successivamente si attendono un paio di settimane per vedere come reagisce l’organismo. Poi si preleva dal sangue che conterrà gli anticorpi prodotti dall’animale e attraverso queste tecniche , si applicano dei protocolli immuno istochimici che prendono in considerazione che si stanno mettendo sul campione degli anticorpi che riconosceranno l’antigeno specifico. Per fare ciò si usano degli approcci classici. Per marcare l’anticorpo, si usa una sostanza fluorescente o una sostanza colorante. Infatti per questo si parla di immunofluorescenza. Poi il campione si osserverà con un tipo di microscopio ottico modificato che non usa i fotoni ma un altro sistema. Esso si chiama microscopio a fluorescenza o epifluorescenza. Si chiama così perché c’è una lampada a mercurio posta in alto al microscopio. Oppure si usa la CLSM. Tecniche ad immuno fluorescenza stanno sempre all’interno del mondo dei microscopi ottici. Usando fluorocromi l’innovazione è che se l’anticorpo fluorescente collegato con un fluorocromo è presente, allora avrò il risultato perché inizialmente si andrà ad eccitare il preparato con una lunghezza d’onda specifica,e in seguito il fluorocromo risponderà con una luce di emissione. Si parlerà quindi di luce di emissione e luce di eccitazione. Questa tecnica si dice che è diretta. Se si vogliono avere più informazioni di luminosità di amplifica il segnale usando un anticorpo secondario proveniente da un altro organismo. Quello primario è secondario si legheranno tra loro. (Tecnica indiretta) CLSM Evoluzione del microscopio a epifluorescenza, è microscopio confocale a scansionamento laser. Esso ci da il vantaggio che si può settare una lunghezza d’onda specifica, e ci permette di aumentare la luminosità e la risoluzione. Inoltre è in grado di effettuare uno scansionamento all’interno di un campione istologico. Microscopio confocale rispetto agli altri microscopi usa una luce laser e permette di fare una scansione del campione. Il laser che si forma colpisce uno specchio che oscilla e che permette di fare una riga di scansionamento. Questo è importante perché se nello scansionamento nel campione si trova un fluorocromo a quel livello, esso emetterà una luce monocromatica di emissione superiore alla luce di eccitazione. In questo modo le strutture istologiche saranno visibili. Le informazioni riescono ad essere rilevate anche all’interno di uno spessore fisico del campione e ci fornirà anche un immagine più nitida. Si dice Confocale perché se si ci sposta e si colpisce un preciso sezionamento ottico, si può ottenere il massimo delle informazioni su quel preciso punto. Questo è possibile grazie al pin hole. Luce monocromatica —> minor effetto di diffrazione —> maggiore risoluzione —> onde tutte in fase —> maggiore luminosità Date le sue caratteristiche, con il CLSM è anche possibile avere informazioni spaziali su componenti specifiche della cellula in esame: Principi di funzionamento:qual è il segnale appropriato? Le immunoglobuline (anticorpi) sono un complesso di quattro catene proteiche che partecipano alla risposta immunitaria. Esse svolgono la loro funzione riconoscendo in modo estremamente specifico un antigene. Gli antigeni sono generalmente proteine, meno frequentemente polisaccaridi o lipidi. Quando un anticorpo riconosce un antigene si lega adesso tramite una regione specifica che viene riconosciuta, chiamata epitopo. Sfruttando questo meccanismo viene utilizzata una tecnica di colorazione per immunofluorescenza, in modo tale da poter operare con la CLSM. Questa tecnica fa uso degli anticorpi allo scopo di localizzare ed identificare delle proteine specifiche espresse dalla cellula presa in esame. L’anticorpo Ab primario si lega all’antigene Ag formando così il complesso Ab-Ag. Questo complesso a sua volta è riconosciuto da un altro anticorpo secondario e che è coniugato ad un fluorocromo. Nel momento in cui si dovrà osservare il campione, quest’ultimo verrà colpito dalla luce della lampada del microscopio. Dopo aver assorbito luce ad alta energia, il fluorocromo emetterà luce secondo la propria caratteristica lunghezza d’onda (fluorescenza) e quindi, questo fluorocromo permetterà il rilevamento del complesso Ab-Ag. Utilizzando anticorpi si può individuare la posizione di specifiche proteine in una cellula (è importante però prevedere un marker appropriato: per la microscopia a fluorescenza tradizionale e CLSM verranno utilizzati fluorocromi). Composizione dello spettro elettromagnetico Lo spettro elettromagnetico è composto da molte parti, che includono: onde a microonde, infrarosso, ultra violetto, raggi-X e raggi gamma. Gli andamenti di questo spettro sono dati dalle lunghezze d’onda delle onde che determinano i colori.l’onda più lunga è generalmente di colore rosso mentre quella più corta è viola. La lunghezza d’onda corrisponde al periodo che l’onda impiega a viaggiare.quindi, lo spettro elettromagnetico usa la lunghezza d’onda allo scopo di misurare le onde di radiazione elettromagnetica. Più l’onda corta, e più alta sarà la frequenza. Principi di base del CLSM In CLSM la luce laser è focalizzata in un punto sottile del piano focale all’interno del campione La luce laser attiva la sonda fluorescente producendo quindi una luce fluorescente specifica La fluorescenza è più intensa nel piano focale (dove l’intensità della luce laser attivata è più intensa) ma la sonda fuori al piano focale, anche se è attivabile, può essere scartata (viene quindi evitata la sfocatura dell’immagine). Per eliminare la luce fuori al piano focale, la luce messa è fatta passare attraverso un pin hole (forellino) posto subito prima del tubo fotomoltiplicatore, quindi tale luce non è rilevabile Quindi solo la luce derivante dal piano focale passa attraverso il pin hole e raggiungere il detector Quindi, il punto focale di illuminazione corrisponde al piano focale di riconoscimento, in altre parole confocale. Il risultato finale è un’immagine estremamente nitida. MICROSCOPIO ELETTRONICO Con il microscopio ottico non si riesce a rilevare l’ultrastruttura delle cellule, a causa del suo potere di risoluzione. Per cui piuttosto che l’ingrandimento ,in uno strumento di osservazione, è importante il potere di risoluzione, in quanto determina l’aumento della risoluzione dell’immagine e ne determina la nitidità. Per potere di risoluzione di intende la minima distanza alla quale possono trovarsi due punti affinché il sistema che li osserva possa darne due immagini distinte. Questa distanza si calcola usando la formula R = ansena Per il microscopio elettronico, non si usa più come fonte di energia i fotoni, ma gli elettroni. La risoluzione di questo strumento può arrivare fino a 0,4 nanometri. Microscopio elettronico a scansione e a trasmissione Ci sono due diti differenti di microscopio elettronico: a scansione è a trasmissione, ed entrambi gli strumenti forniscono immagini solo bidimensionali. Trasmissione TEM è in grando di fornire immagini x-y ovvero bidimensionali e in bianco e nero con scala di grigi, distinguendo così zone elettrondense o elettrontrasparenti. Sezioni da osservare non devono più essere fini(ordine dei micron) ma ultrafini (ordine dei nanometri), per questo processo si usa infatti l’ultra microtomo invece del microtomo. Avere un grande spessore significa (analogamente alle sezioni spesse nel microscopio ottico che corrispondono a sovrapposizioni di strati cellulari) sovrapposizioni di organuli cellulari, quindi più è ultra fine e meglio è. Grazie a questo microscopio, si riesce a percepire la diversa densità elettronica. Se l’elettrone passa attraverso il campione si vedrà del bianco( verrà chiamata zona elettrontrasparente) , se non passa si formerà del nero, se l’elettrone viene invece deviato leggermente formerà la scala dei grigi nell’immagine. Per questo motivo questo strumento è in grado di produrre solo immagini in bianco e nero. (Componenti elettrontrasparenti, zona elettrondensa). In questo strumento sono presenti delle lenti elettromagnetiche che hanno la stessa funzione delle lenti di vetro del microscopio ottico ma non sono lenti di vetro. Esso richiede un vuoto spinto attraverso delle pompe che lavorano gradualmente, nel cannone elettronico dello strumento. Il vuoto sarà quasi assoluto, in quanto l’obiettivo è quello di non deviare la traiettoria dell’elettrone. Mentre la lampada del microscopio ottico funziona come un “elettrodomestico” e quindi il voltaggio sarebbe la differenza di potenziale tra anodo e catodo circa 240, al contrario, in questo strumento , il sistema è lo stesso ma si può arrivare a generare un voltaggio fino a 100mila volt(che si possono settare ) perché l’elettrone viaggia molto velocemente. Il fascio di elettroni prima viene condensato , poi attraverserà la sezione ultra fine. Non si usa un vetrino, ma le sezioni ultrafini si fissano su griglie, ovvero dei reticolati circolari di circa 3 mm di diametro. Per dare elettrointensitá si deve impartire selettivamente un contrasto al passaggio degli elettroni. Con il tempo si sono sviluppate delle metodiche che usano delle molecole/sostanze che si fisseranno sul campione ultrastrutturale al fine di dare o meno il passaggio agli elettroni. L’elettrone non può passare se sono presenti dei metalli. Quindi classicamente la contrastazione (colorazione della microscopia elettronica) si fa con sali di metalli pesanti. Quindi non si usa un marker che da colore o come il fluorocromo ma si useranno marker finali che impediranno il passaggio di elettroni. L’ingrandimento max del microscopio ottico era di 100x L’ingrandimento può variare da 5000x (più piccolo degli ingrandimenti), a 20000x ecc. Il microscopio elettronico a trasmissione inizialmente nacque grazie a una teoria di alcuni fisici , che svilupparono dei primi prototipi a partire da dei modelli. Il primo modello fu della Filips. Per generare una sezione ultrafine usando ultramicrotomo con lama di diamante molto tagliente , si ha bisogno di sezionare il campione in maniera ultraprecisa. Si dovranno inoltre fare delle fissazioni ancora più precise. Per cui la preparazione deve essere molto meticolosa, ma i passaggi sono molto simili a quelli della microscopia ottica. MINIMO SPESSORE—> massimo taglio—> massima risoluzione Poiché le sezioni sono molto sottili queste, una volta create si vanno subito a distendersi su uno strato di acqua per evitare che ci sia stress a livello del tessuto. Poi si porterà sulla griglia per essere osservato. I tipi di griglie sono tantissimi, usati in base al campione che si deve osservare. Perché nelle zone dove c’è il metallo gli elettroni non passeranno, per cui i “fori” della griglia saranno più o meno grandi in base a ciò che si vuole osservare. Infine se si vuole osservare morfologicamente il campione si può procedere al contrasto con sali di metalli pesanti. Microscopio elettronico a scansione SEM Con questo non si usa la luce laser ma si usa l’elettrone che in qualche maniera va a scansionare la superficie di un campione. Per proteggere la matrice biologica e non (processo chiamato spattering), affinché l’elettrone possa rimbalzare con angoli diversi di diffrazione, si deve rivestire il campione in maniera tale che il campione non possa penetrare. Normalmente questo fenomeno si fa sempre con un vuoto spinto con una polvere sottilissima di oro sulla superficie del campione. Invece di attraversale il campione, lo attraversa in superficie rimbalzando. Si avrà poi un detector che percepirà questi rimbalzi. Anche in questo caso si ha la formazione di immagini in bianco e nero. In questo modo ci fornirà delle immagini tridimensionali, grazie anche alla scala di grigi che si creerà. GIUNZIONI CELLULARI (cellula-cellula e cellula-matrice cellulare) (da pag 190-202) In un organismo pluricellulare non si parla solo di cellula ma di cellule che cooperano tra loro a formare, tessuti, organi e apparati. Dal momento in cui si forma la prima cellula diploide (zigote), si avranno numerose divisioni cellulari verso diversi territori differenziativi. I nostri tessuti nascono dalla formazione dei 3 foglietti embrionali primitivi: endoderma, ectoderma e mesoderma. Nell’organizzazione dell’ embrione e successivamente del feto, le prime cellule si organizzeranno a formare l’ectoderma (strato più esterno), l’endoderma (strato più interno), mesoderma (strato intermedio da cui si origineranno i tessuti di origine mesenchimale o connettivi). Gli epiteli si origineranno a partire da tutti e tre i foglietti mentre altri tessuti si formeranno da uno di questi come per esempio i tessuti di sostegno e il tessuto muscolare che si formeranno dal i mesoderma e il tessuto nervoso che si formerà dall’ectoderma. Da un invaginazione dell’ectoderma si formerà il neoderma. Ogni tessuto è costituito sia da cellule proprie del tessuto che improprie che si legano tra loro mediante delle strutture definite giunzioni o CAM. Queste giunzioni permettono alle cellule di instaurare contatti stabili tra loro e con la matrice extracellulare. Se le interazioni avvengono tra cellule si parla di giunzioni cellula-cellula, se invece si stabiliscono tra cellule e matrice extracellulare si parla di giunzioni cellula-matrice. Inoltre queste giunzioni secondo una classificazione basata sulla loro funzione verranno distinte in: giunzioni occludenti o tight , giunzioni ancoranti e giunzioni comunicanti. Molecole di adesione cellulare Il loro scopo è quello di creare delle connessioni sia tra una cellula e un altra cellula ,sia tra una cellula e matrice extracellulare. Per poter parlare di questo tipo di giunzioni le cellule tra loro dovranno venirsi a trovare vicine tra e vicine a ciò che non è una cellula (matrice). Le CAM sono raggruppate in base a caratteristiche specifiche: Dipendenti da ioni Indipendenti da ioni Sono suddivise in super famiglie Alcune formano legami omofilici( tra cellule di stessa natura) Altre formano legami eterofilici ( tra cellule di diversa natura) Esistono tre meccanismi mediante i quali molecole della superficie cellulare possono mediare l’adesione tra le cellule: Legame omofilico = è un legame tra le molecole di una cellula e molecole di un’altra cellula adiacenti tra loro dello stesso tipo Legame eterofilico =è legame tra molecole di una cellula in molecole di un’altra cellula adiacenti tra loro ma non dello stesso tipo Legame dipendente da ligandi extracellulare = recettori di superficie di cellule adiacenti sono legati tra di loro da molecole linker multivalenti Se non si ha una molecola che permette la comunicazione non avviene il riconoscimento Dopo essersi raggruppate nei singoli tessuti, le cellule formano giunzioni cellulari specializzate che stabilizzano queste interazioni e promuovono la comunicazione locale tra cellule adiacenti. Inoltre all’interno dei tessuti e cellule contraggono solitamente rapporti con una complessa rete di macro molecole extracellulari secrete che è definita matrice extracellulare. La matrice contribuisce a mantenere assieme le cellule nei tessuti, e negli animali fornisce una struttura organizzata nell’ambito della quale le cellule possono migrare interagire tra loro; costituisce inoltre una riserva di molti ormoni che controllano la moltiplicazione e il differenziamento cellulare. Inoltre la matrice comunica anche, direttamente o indirettamente, con le vie intracellulari di trasmissione del segnale, legandosi ai recettori per le CAM o intrappolando i fattori di crescita ed altri ormoni che forniscono alla cellula le istruzioni per svolgere determinate funzioni. Nella maggior parte delle giunzioni si hanno 3 attori: Proteina trans membrana CAM(verde)= Essa avrà una parte che va verso l’esterno ovvero il dominio extracellulare (può cambiare o meno conformazione per riconoscere l’omologo ecc), una parte infissa che attraversa la membrana plasmatica e un dominio intracellulare. Per legare la componente intracellulare serve una componente citoscheletrica, che dà stabilità, ma questa ma non riconosce direttamente il dominio intracellulare, per cui è necessario un ponte proteico. Ponte proteico (blu)subito sotto la membrana plasmatica Componente citoscheletrica (rosso) =che è o actina o filamenti intermedi(mai microtubulo) Molecole calcio-dipendenti (Le CAM possono essere influenzate dalla presenza di calcio) Diapedesi= passaggio di elementi cellulari del sangue attraverso lo spessore delle pareti dei capillari senza che vi siano lesioni delle stesse Classificazione delle giunzioni Le giunzioni cellulari vengono classificate in base alla funzione da loro svolta. Si distinguono pertanto: Giunzioni occludenti = si fondono tra le cellule in modo da impedire il passaggio da una parte all’altra di molecole anche piccole( sigillano l’epitelio per evitare le perdite e separano il lato apicale dal lato basale). Tra le cellule infatti, si avranno degli “stop” che impediranno il passaggio o dall’ ambiente luminale alla parte più interna e viceversa (sono delle fasce). Lo spazio intercellulare tra queste cellule è molto ridotto. Si formerà una struttura a nido d’ape che impedirà che una lacerazione della membrana faccia entrare le sostanze non adatte al nostro organismo al suo interno. Giunzioni ancoranti = servono per creare connessioni meccaniche forti tra cellula e cellula (e i loro citoscheletri ma mai i microtubuli) e cellula e matrice con il derma sottostante/ matrice cellulare sottostante. Giunzioni comunicanti = mediano il passaggio di segnali di natura chimica o elettrica tra due cellule che interagiscono tra di loro Nella zona SUBLUMINALE SITROVANO Giunzioni A Fascia NELLAZONAPiù PROFONDA APUNTI Faccia luminale Prendendo come riferimento due cellule epiteliali, queste giunzioni vengono descritte dal versante luminale a quello basale o viceversa. Prima si trovano degli stop, al di sotto si hanno le giunzioni aderenti ovvero le fasce di adesione che coinvolgono tutta P la periferia della cellula. (Nella parte sub luminale si trova a fasce mentre nella parte più esterna si trova a punti). i Faccia basale che serve come ancoraggio con un qualcosa che non è cellulare Tight giunction o giunzioni occludenti (dal versante luminale) Tutti gli epiteli hanno almeno un’importante funzione in comune, ovvero quella di barriera di permeabilità selettiva. Questo è possibile grazie alle giunzioni occludenti che svolgono ruoli distinti in queste funzioni di barriera selettiva. Si dicono anche giunzioni strette e il loro ruolo principale è quindi quello di sigillare la regione apicale delle cellule interconnesse in modo da impedire il passaggio di ioni e molecole attraverso gli spazi intercellulari. Il passaggio delle molecole degli ioni è o sottoposto a selezione molecolare, in quanto è mediato da proteine transmembrana. Abbiamo a che fare con un vero e proprio sigillo ovvero uno “stop”. Questa struttura si può avere se si coinvolge tutta la superficie laterale della cellula. Ciò fa si che non si abbia il passaggio di sostanze indesiderate sia dal lato luminare alla matrice extracellulare e viceversa. In questa struttura dei punti risultano più distanziati mentre altri più stretti, infatti non si ha a che fare con una struttura ordinata ma abbastanza caotica ed è definita a “nido d’ape”. È struttura strategica in quanto in qualsiasi modo non permette il passaggio di sostanze indesiderate, proprio perché ci sono più “stop” in ogni strato sottostante. Permette l’occlusione. Coinvolge tutta la membrana laterale cellulare e anche tre attori importanti quali: proteine trans membrana , proteine ponte e una componente citoscleletrica. Le proteine trans membrana sono chiamate :Occludine,Claudine. Le proteine ponte sono chiamate ZO. Si ha tra una cellula e l’altra pochissima matrice extracellulare. Per verificare la funzione di queste giunzioni si utilizza un ,marcatore elettrondenso affinché e successivamente si andasse a vedere cosa succedeva. Se questo tracciante si posiziona nel mmm versante luminale si nota che rimarrá in quella zona. Le molecole più grandi devono entrare all’interno, poi In alcuni casi le molecole più complesse con la trans cintosi verranno ridotte in molecole più semplici che poi verranno traspostati in varie zone attraverso vasi sanguigni, capillari linfatici ecc. i Le tight giunction sono molto permeabili. Modello schematico (La tight junction è costituita da una cintura che collega apicalmente le membrane plasmatiche delle cellule.queste giunzioni sono costituite da creste continue di proteine idrofobiche giunzionali transmembrana, le quali si interconnettono nello spazio intercellulare a formare uno strato impermeabile). Connessione ai microfilamenti delle tight junction Nelle giunzioni occludenti l’adesione tra le cellule adiacenti è rinforzata nel lato cito plasmatico da legami con i microfilamenti attinici presenti nella zona immediatamente sottostante la membrana delle due cellule, lo strato corticale. Il legame tra le proteine transmembrana (occludine e claudine) e i filamenti attinici nello strato corticale è mediato da proteine ponte, tra cui le ZO1, ZO2 e ZO3 (zonala occludenti protein 1,2,3) Delimitazione del comparto luminale e ad-luminale Le giunzioni tight impediscono anche la diffusione laterale delle proteine, operandone il loro confinamento (funzionale) nella porzione apicale o in quella latero-basale delle membrane. Le giunzioni occludenti oltre a fungere come barriera di permeabilità selettiva, dovranno permettere contemporaneamente alle cellule di svolgere un altra funzione in quanto quest’ultime dovranno trasportare particolari sostanze nutritive attraverso il foglio epiteliale dal lume nel fluido extracellulare, dall’altro lato ovvero il tessuto connettivo dal quale le sostanze nutritive diffondono nei capillari. Si parlerà quindi di trasporto trans cellulare. Il trasporto trans cellulare dipende da due gruppi di proteine: 1. Proteine della superficie apicale 2. Proteine della superficie basolaterale. Giunzioni a setto La variante che si trova negli invertebrati si chiama giunzione a setto. Non si ha più a che fare con una struttura a nido d’ape, ma con una fascia che costituisce una struttura precisa, simile ad una scala a pioli. Giunzioni ancoranti(tutte assieme formano il complesso giunzionale cellula cellula) Si trovano al di sotto delle tight giunction e sono anche esse giunzioni a fascia che ancorano/fanno aderire meccanicamente degli elementi cellulari a degli altri. Le giunzioni aderenti connettono fasci di actina fra cellule e cellula e si presentano sotto varie forme. Nei fogli epiteliali formano spesso una fascia di adesione continua (zonala aderence) intorno a tutte le cellule che interagiscono all’interno del foglio, essendo situata in prossimità dell’apice di ogni cellula, proprio sotto le giunzioni strette. La differenza tra queste giunzioni a fascia e quelle a macula o desmosoma è che cambieranno le proteine sia trans membrana sia i ponti proteici e sia la componente citoscheletrica( in queste coinvolti i filamenti attinici). o Nelle cellule epiteliali adiacenti le fasce di adesione si uniscono tramite proteine transmembrana di collegamento calcio-dipendenti, dette caderine. L’actina aderisce la membrana attraverso proteine di ancoraggio a intracellulare che includono catenine, vinculina e -actina. (La formazione delle tight junction richiede prima la formazione di giunzioni aderenti; infatti anticorpi anti-caderine e bloccano anche la formazione di tight junction.) Zonala aderence È localizzata subito sotto le tight junction. Al microscopio elettronico appaiono come zona elettrone dense, localizzate a ridosso della membrana delle cellule che risultano separati da un ristretto spazio intercellulare, più ampio delle tight junction. Abbiamo uno spazio intercellulare maggiore rispetto a quello presente nelle tight giunction. All’interno sono coinvolti fasci di actina e durante lo sviluppo del nostro organismo, si crede che la formazione delle fasce di adesione giochino un ruolo molto importante. La famiglia delle proteine trans membrana coinvolte nella formazione di queste fasce di adesione si chiama caderina , coinvolte anche nella formazione dei desmosomi. Sono CAM calcio-dipendenti , e hanno bisogno di proteine ponte (complesso che contiene catenine, vinculina e alfa-actina)che le legano alla componente citoscheletrica. Se non si formano questo tipo di giunzioni non si potranno formare neanche le tight giunction. Caderine,catenine, filamenti actinici Formazione del tubo epiteliale Gli epiteli monostratificati possono ripiegarsi in modo da formare un tubo o una vescicola. Questo processo fa si che partendo da una serie di cellule epiteliali (enterociti) che compongono una lamina epiteliale e dove si sono formate delle zonala aderence, questo primo tessuto (che rappresenterà l’ectoderma iniziale) subirà un invaginazione delle cellule, fino a che queste non si isoleranno e comporranno questa nuova struttura che darà origine al neuroectoderma, precursore del tessuto nervoso. Giunzioni ancoranti a macula aderence(giunzioni puntiformi) Desmosomi e emidesmosomi A livello del desmosoma ( detti anche giunzioni puntiformi) si troveranno delle zone più elettrondense rispetto alle zonala aderence e inoltre sono giunzioni cellula-cellula, calcio dipendenti, localizzati a macchia di leopardo sulla membrana cellulare. I desmosomi e gli emodesmosomi hanno una funzione meccanica e assicurano la resistenza alla trazione grazie alla loro impalcatura strutturale, e ai loro filamenti più robusti (filamenti intermedi). I demosomi sono delle strutture che conferiscono in alta resistenza alla trazione. Sono infatti particolarmente abbondanti nei tessuti sottoposti a stress meccanici.per questo sono considerate giunzioni di ancoraggio. All’interno della cellula servono come siti di ancoraggio per filamenti intermedi che, come corde, formano un’impalcatura strutturale per il citoplasma che assicura la resistenza alla trazione. Il tipo di filamenti intermedi dipende dal tipo cellulare: es. Filamenti di cheratina —> cellule epiteliali Filamenti di destina —> cellule muscolari cardiache I desmosomi fanno parte appunto delle giunzioni di ancoraggio. Queste sono più diffuse nei tessuti animali —> consentono a gruppi di cellule di funzionare da robuste unità strutturali mediante la connessione degli elementi del citoscheletro di una cellula con quelli di un’ altra o con la matrice extracellulare. Da un punto di vista strutturale le giunzioni di ancoraggio sono composte da due classi di proteine: Proteine intracellulari di ancoraggio—> connessione ai filamenti di actina e intermedi Proteine transmembrana di adesione—> connessione alle proteine intracellulari (connessione citoplasmatica) e connessione alla matrice extracellulare o porzione extracellulare della controparte (porzione extracellulare). Da un punto di vista funzionale le giunzioni di ancoraggio si suddividono in: 1. Giunzioni aderenti e desmosomi —> connettono le cellule tra di loro e sono formate da proteine di adesione transmembrana appartenenti alla famiglia delle caderine 2. Emidesmosomi —> connettono le cellule alla matrice extracellulare e sono formate da proteine di adesione transmembrana appartenenti alla famiglia delle integrine Sul versante intracellulare della membrana: Le giunzioni aderenti e i contatti focali —> connessione per i filamenti di actina Desmosomi e emidesmosomi —> connessione per i filamenti intermedi Queste giunzioni non riguardano solo epiteli di rivestimento ma anche in tessuti che sono sottoposti a intense sollecitazioni meccaniche come il muscolo cardiaco e l’epidermide. Schematicamente : 53 Primo attore= le caderine sono specifiche del desmosoma infatti E vengono definite caderine desmosomiali e sono calcio dipendenti. Si trovano allo stesso modo anche nella cellula vicina infatti si formeranno tra loro dei legami covalenti molto forti, nonostante i questo da sole non garantiscono la funzionalità. Secondo attore= placca di adesione composta da proteine chiamate placoglobina, placofilina e desmoplachina. Terzo attore= componente citoscheletrica che si lega alla placca di adesione (filamenti intermedi) L’importanza dei desmosomi nel tenere le cellule trova dimostrazione in alcune forme di pemfico, ovvero una malattia dell’epidermide potenzialmente letale,in cui si ha l’introduzione di anticorpi contro una o più delle proprie caderine desmosomiche. Esso infatti causa il sollevamento dell’epidermide rispetto agli strati sottostanti in quanto mancano i desmosomi Emidesmosomi (giunzioni ancoranti cellula-matrice) Chiamati così perché sembra che siano la metà di un desmosoma proprio perché l’altra metà è matrice. Come i desmosomi conferiscono alta resistenza alla trazione, ancorando le cellule alla matrice extracellulare. Sono particolarmente abbondanti nei tessuti sottoposti a stress meccanici, sono giunzioni calcio dipendenti. Si differenziano dai desmosomi in primo luogo per essere giunzioni cellula-matrice, ancorano le cellule alla lamina basale. Struttura: la placca di adesione è presente solo nel versante citoplasmatico. Sulla placca convergono i filamenti intermedi di cheratina. Tuttavia rispetto ai desmosomi, negli emidesmosomi sono coinvolte delle proteine differenti. Le proteine transmembrana sono le integrine, le quali si connettono alle fibre collagene della lamina basale della matrice extracellulare tramite proteine-ponte tra cui la fibronectina e la laminina. Nel versante citoplasmatica le integrino sono legati alla placca di adesione, costruite da proteine ( tra cui la plectina) differenti da quelle della placca di adesione dei desmosomi. Le proteine della placca a loro volta si legano i filamenti intermedi. (Impediscono il movimento delle cellule ancorandole alla matrice extracellulare e tra cellule e cellule.) Confronto tra desmosoma e giunzione aderente a fascia B STESSA MORFOLOGIA Nel versante luminale si formano delle fasce DIVERSASTRUTTURA mentre nella zona sub-luminale si formano le giunzioni puntiformi. Le differenze più evidenti tra desmosoma e le zonula aderence riguardano: Gli elementi del citoscheletro a cui sono collegate le proteine transmembrana caderine: i microfilamenti nelle zonula aderence; i filamenti intermedi nei desmosomi. Sono differenti le proteine di collegamento (proteine della famiglia delle catenine nelle zonula aderence)—> desmoplachina, placofilina e placoglobina nei desmosomi. Inoltre le proteine transmembrana sono membri differenti della famiglia delle caderine. Citoscheletro e le sue componenti si trovano dentro La cellula e maifuori mentre le componenti fibrose sono PRESENTIFUORI La cellula Epidermolisi bullosa È una malattia genetica dell’uomo in cui alterazioni di geni delle cheratine (filamenti intermedi—>che permettono la giunzione forte tra l’epidermide è il derma sottostante)interferiscono con la formazione dei filamenti cheratinici in queste cellule. Se si provoca la formazione di cheratine più deboli, si verifica a partire dagli strati basali (strati più profondi dell’epidermide) dei rigonfiamenti dell’epidermide , dove al di sotto di questa si formerà del liquido nella quale potranno svilupparsi batteri. Contatti focali (giunzioni aderenti cellula-matrice) Sono giunzioni non ancoranti (aderenti), calcio dipendenti che legano la membrana plasmatica delle cellule alla matrice extra cellulare. I contatti focali sono importanti nel movimento cellulare, mia nelle proliferazioni cellulari e nel differenziamento. Questi contatti focali quindi avranno a che fare con cellule che dovranno girare in una matrice extracellulare. Si muovono sviluppando il così detto movimento ameboide (chiamato così perché per la prima volta venne scoperto nell’ameba). O in forma di contatti o in forma di avanzamento la struttura è riconducibile a quella dei contatti focali. Queste cellule si muovono tramite binari extracellulari che sono rappresentati da componenti fibrose come la fibra collanine. Confronto tra emidesmosomi e contatti focali: Primo attore non cambia = integrine Secondo attore cambia Terzo attore cambia= No filamenti intermedi ma microfilamenti (negli emidesmosomi filamenti intermedi) Giunzioni comunicanti o gap giunction (connettono direttamente una cellula con l’altra in maniera metabolica o elettrica, formando dei canali per lo scambio di materiale) Sono le giunzioni più diffuse infatti si trovano in tutti i tessuti e praticamente in tutte le specie animali, fatta eccezione per le cellule muscolari scheletriche e le cellule del sangue. Esse si trovano per lo più nel versante latero basale di una cellula , e quindi sono le giunzioni più profonde. Come il desmosoma sono puntiformi e non a fascia. Non esiste quasi per niente spazio intercellulare tra due cellule unite da questo tipo di giunzioni,infatti il loro scopo è quello di formare un tubo unico(canale unico) che permette di far passare dalla cellula A alla cellula B (e viceversa), del materiale, conferendo così comunicazione diretta tra cellula e cellula. Le giunzioni gap sono costituite da proteine transmembrana che formano strutture dette connessioni. Allineandosi, i con nessuno i presenti sulla membrana plasmatica di due cellule in contatto formano un canale che collega l’interno di due cellule. Le gap giunction infatti, sono formate da più connessoni e ogni connessone è fomato da un anello costituito da sei 6 strutture/ subunità proteiche chiamate connessine, ciascuna delle quali contiene quattro 2 -eliche che attraversano la membrana. La funzione delle giunzioni gap è a seconda delle esigenze delle cellule del tessuto: in alcune strutture si forma un sincizio elettrico creando così il così detto accoppiamento elettrico, in altre invece possono essere utili al fine di una cooperazione metabolica(scambieranno piccole molecole come ioni tra una cellula e un altra) ecc. C’è un limite fisico nel passaggio di ioni che è 1000 dalton. Queste giunzioni inoltre funzionano come se fossero un diaframma che si apre e si chiude dipendendo dalla concentrazione del calcio(sono calcio dipendenti non in ambito strutturale come le altre giunzioni di questo tipo, ma funzionalmente in quanto con un gradiente basso di calcio si aprono, con un gradiente alto si aprono) Riassunto delle giunzioni in cellule epiteliali mmmm Strutture di connessioni di membrana (alcuni sinonimi) Giunzioni occludenti=(zonula occludenti, tight junction) Giunzione intermedia=(zonula adhaerens, fascia di adesione) Desmosoma= (macula adhaerens) Emmanuele Gap junction= (giunzione serrata, nexus) I TESSUTI Che cos’è un tessuto? I diversi tessuti sono il risultato del differenziamento embrionale e, in particolare, di quella fase che è definita Istodifferenziamento che è un processo nella quale i tipi cellulari affini (dopo essere stati differenziati)si organizzano fra loro a costituire un insieme complesso e funzionalmente coerente. Quindi tessuti derivano dall’unione di varie cellule che hanno la stessa origine embrionale è una forma simile e che svolgono la medesima funzione. Il riconoscimento e l’unione di queste cellule avviene grazie a sistemi di connessione che consentono sia il riconoscimento fra le varie cellule sia la loro unione. I tessuti sono raggruppati in quattro grandi classi: tessuto epiteliale, tessuti di origine mesenchimale, tessuto muscolare e tessuto nervoso.all’interno di ciascuna classe, però, si notano numerose sottoclassi e si ritiene che nell’uomo esistono circa 500 diverse popolazioni cellulari. I tessuti possono essere anche classificati in base alle diverse caratteristiche del ciclo vitale delle loro cellule. Questa deduzione venne stabilita dallo scienziato Bizzozzero, che appunto le classifica in tre categorie: Cellule labili= vanno in continua proliferazione proprio per questo si dividono e si replicano continuamente—> epiteli di rivestimento (es. epidermide, endometrio, mucose); Cellule stabili= che se non stimolate da fattori appropriati, rimanfgono incapaci di andare in divisione cellulare e quindi non proliferano. Lo fanno solo a comando—> tessuti ghiandolari (es. fegato dopo epatectomia); Cellule perenni=non proliferano e quindi sono incapaci di andare in contro a divisione cellulare e sono altamente specializzate—> (es. neuroni, cardiomeociti..) I tessuti si associano fra loro concorrendo alla formazione degli organi. Gli organi, a loro volta, si associano a costituire i sistemi o apparati. I vari apparati si associano tra loro e da questo dipende il corretto svolgimento delle funzioni di un organismo. Sistema= insieme di organi morfologicamente e funzionalmente omogenei e con la stessa derivazione embriologica ( es. sistema muscolare, sistema nervoso) Apparato= insieme di organi morfologicamente e funzionalmente diversi e con diversa derivazione embriologica (es. apparato digerente) A metà del 1900 una ricercatrice italiana, Rita Levi-Montalcini, fece crescere in vitro determinate cellule che secondo Bizzozzero erano di tipo permanente, ed estraendo dal mezzo di cultura determinate molecole che davano degli imput specifici alle cellule, e stimolandole, vide che sperimentalmente si poteva rompere il dogma citato da Bizzozzero. Queste molecole sono ormoni che vanno a reagire su recettori specifici su cellule specifiche e sono chiamati fattori di crescita. TESSUTO EPITELIALE Il tessuto epiteliale è uno dei quattro tessuti fondamentali o primari. Gli epiteli formano estese lamine oppure cordoni compatti.entrambe le strutture sono costituite quasi esclusivamente da cellule, mentre la matrice extracellulare è scarsa o del tutto assente. Il tessuto epiteliale, quindi, forma lamine, che costituiscono gli epiteli di rivestimento, e tubuli o cordoni soldi che formeranno le ghiandole sia esocrine sia endocrine. TESSUTO EPITELIALE DI RIVESTIMENTO (più enterociti legati assieme) (sottocapitolo) Gli epiteli di rivestimento sono costituiti quasi esclusivamente da cellule che presentano una forma regolarmente geometrica e che sono tutte uguali tra loro e, tendono a mantenersi strettamente unite tra loro, con interposta tra loro pochissima matrice extracellulare. Gli epiteli non sono vascolarizzati ed effettuano scambi metabolici per diffusione dal connettivo sottostante; sono invece riccamente innervati. Questo può avere diverse specializzazioni sia riguardante la zona basale , membrane laterali (giunzioni), zona della membrana plasmatica luminale(microvilli). Le cellule epiteliali che compongono questi tessuti presentano una forma geometrica ben definita che estende il suo nome all’epitelio. Si identificano, appunto in base alla forma, tre tipi di cellule: Cellule pavimentose= sono sempre appiattite, con uno spessore che risulta essere il parametro dimensionale minore; Cellule cubiche= altezza e larghezza si equivalgono Cellule cilindriche= sono le più alte Tutti i numerosi epiteli inoltre si dividono anche in base al numero di strati cellulari che li compongono, infatti si distinguono in semplici o monostratificati e composti o pluristratificati. Entrambi questi tipi di epiteli poggiano sul tessuto connettivo e tra questo e l’epitelio di rivestimento si interpone una membrana basale che, oltre alla funzione meccanica di ancoraggio, hai il compito di mediare gli scambi metabolici tra il connettivo e le cellule epiteliali. Il tessuto connettivo accompagna sempre gli epiteli, in quanto permette di fornire a questi le sostanze metaboliche dato che gli epiteli sono che privi di capillari sanguigni, che invece sono molto numerosi nel tessuto connettivo. Questi epiteli si definiscono di rivestimento perché se si osservano al microscopio ottico a piccolo ingrandimento si vede che c’è una zona o superficie libera esposta verso l’ambiente esterno o verso una cavità o un condotto , il bianco—> lume. Al di sotto di questo lume c’è questo strato o questi strati di cellule che formeranno una barriera tra la superficie esterna o i limiti interni e i tessuti sottostanti. Questa barriera dovrà essere molto sottile, perché più è sottile e più è facilitata la diffusione dei gas. Inoltre è un tessuto privo di vascolarizzazione e quindi di capillari sanguigni. Poggia su una membrana basale (si può vedere attraverso un 40x con il microscopio) Polarità morfologica e funzionale(morfo-funzionale) Alcune cellule, in particolare quelle degli epiteli cubici e cilindrici semplici, presentano un’accentuata polarità in quanto la superficie libera o apicale differisce notevolmente, dal punto di vista strutturale e funzionale, dalla superficie basale. La polarità riguarda non solo le differenti specializzazioni della membrana plasmatica nelle due facce opposte ma anche la disposizione degli organelli citoplasmatici. La polarità è molto evidente nelle cellule negli epiteli che oltre alla funzione di rivestimento, svolgono anche quella di assorbimento e secrezione. In queste cellule, infatti, l’estremità libera, è detta superficie apicale e mostra spesso formazioni particolari come per esempio microvilli, ciglia vibratili e stereociglia. Mentre la superficie basale presenta dispositivi giunzionali specifici, detti emidesmosomi. Oltre a queste due superfici ci sono anche le superfici laterali che presentano numerosi e diversi apparati di giunzione cellulare come per esempio: desmosomi, zonulae occludentes (giunzioni tight) e adhaerentes(giunzioni ancoranti a fascia), giunzioni gap o comunicanti. Nella zona basale può presentare quello che è definito come labirinto basale formando così il cosiddetto apparato bacillare che ha la funzione di rendere più ampia la superficie di scambio e favorire il riassorbimento attivo di acqua ioni. Questa struttura è composta da profonde introflessioni della membrana plasmatica che delimitano territori citoplasmatici, dove si localizzano numerosi mitocondri. Impalcatura interna (citoscheletro) Gli epiteli sono spesso sottoposti a stress meccanici anche intensi. Le cellule epiteliali, quindi, presentano nel loro citoplasma un citoscheletro caratteristico. Questo, come in tutte le cellule è costituito da: Filamenti intermedi= costituiscono il comparto cito scheletrico più abbondante e caratteristico. Sono costituiti di cheratine , ovvero una famiglia di proteine molto numerosa. Microtubuli= determinano la forma della cellula e costituiscono le vie di trasporto per le microvescicole. Microfilamenti= sono costituiti da actina e si trovano in genere nello strato corticale del citoplasma o localizzati a livello della trama terminale —> con il termine trama terminale (terminal web) si indica un fitto intreccio di microfilamenti localizzati subito sotto la membrana plasmatica apicale. Ogni forma è dettata non solo dalla funzione da svolgere ma anche dall’organizzatore della componente citoscheletrica specifica. Superficie apicale Le specializzazioni della superficie libera delle cellule epiteliali sono rappresentate da: Microvilli= sono strutture costituite da estroflessioni del citoplasma, rivestite da una membrana plasmatica e strettamente affiancate, che sono denominati appunto microvilli. Questi provvedono ad aumentare la superficie di scambio della cellula. Variano in numero e in lunghezza. Stereociglia= sono particolari microvilli, molto lunghi regolari, presenti nelle cellule epiteliali presenti nelle vie genitali maschili. Ciglia vibratili= sono strutture specializzate per la mobilità.gli epiteli ciliati possono così muovere sostanze sulla loro superficie. Si inseriscono nel citoplasma della cellula tramite il corpuscolo basale.sulla loro membrana possono avere recettori per sostanze chimiche diverse. All’interno si riscontrano microtubuli. Caratterizzano la superficie apicale delle cellule epiteliali che tappezzano le vie respiratorie(devono spingere continuamente verso l’esterno lo strato di muco che ricopre l’epitelio che contiene eventuali particelle solide) e le vie genitali femminili. Crosta= costituisce la superficie apicale libera della cellula. È caratterizzato dalla presenza di numerose pieghe della membrana plasmatica e di molte vescicole lenticolari. La crosta rappresenta, una riserva di membrana plasmatica. Superficie basale La membrana basale è un qualcosa di non cellulare ed è sempre posta tra i connettivi propriamente detti e gli epiteli. Essa ha diverse funzioni. Funge da filtro in quanto forma tridimensionalmente delle maglie e dei buchi tra una maglia e l’altra. Questo fa si che molecole e i gas possano passare attraverso questo, ma le cellule no. Funge da attacco per gli emidesmosomi che infatti sono punti di attacco che devono riconoscere delle molecole nella membrana basale. Essa è costituita da una lamina lucida e densa e fibroreticolare. Esse non contengono cellule ma solo molecole. Tutte quante le cellule epiteliali poggiano quindi su una: Lamina basale= è una struttura laminare specializzata della matrice extracellulare di spessore compreso tra 70 e 300 nm; di solito fa da interfaccia tra un tessuto connettivo e gli epiteli. Contiene glicoproteine, proteoglicani e collagene di tipo IV. Lamina reticolare= è costituita da fibre reticolari di collagene di tipo IV , e non contiene proteoglicani. mamma Le sue funzioni sono: Meccaniche Attività di controllo della permeabilità mummia Rigenerazione dei tessuti danneggiati Barriera selettiva Classificazione degli epiteli La classificazione istologica degli epiteli di rivestimento si basa sulla morfologia cellulare e sul numero degli strati cellulari che compongono l’epitelio considerato. Gli epiteli sono classificati in base alla loro funzione in: 1) Epiteli di rivestimento o lamine epiteliali= strutture formate cellule di forma geometrica disposte su 1(epiteli semplici) o più strati cellulari (epiteli composti), con funzione di filtro, di assorbimento e di protezione. Essi rivestono cavità interne che comunicano con l’ambiente esterno e cavità interne che non comunicano con l’ambiente esterno, o direttamente strutture esterne. 2) Epiteli ghiandolari= sono formati da cellule secernenti che derivano sempre da lamine epiteliali 3) Epiteli sensoriali= hanno funzione di ricezione degli stimoli 4) Epiteli trasformati= sono formati da elementi cellulari che vengono a modificarsi —> es: smalto dei denti, che è il tessuto più duri e resistente del nostro corpo. Da dove derivano gli epiteli? Gli epiteli derivano da tutti e tre i foglietti embrionali primitivi: Ectoderma (tessuto più esterno dell’embrione) Mesoderma (tessuto “intermedio” dell’embrione che non comunica con l’ambiente esterno) Endoderma (tessuto più profondo dell’embrione) —> epiteli che tappezzano gli organi cavi (comunicanti con l’ambiente esterno) come ad esempio l’apparato digerente è quello respiratorio Membrane che ricoprono interamente le cavità del nostro corpo( epiteli di rivestimento + connettivo sottostante) Le membrane sono strati piani di tessuto flessibile che ricoprono cavità interne o rivestono la superficie del corpo. Dalla combinazione di uno strato di tessuto epiteliale e di tessuto connettivo sottostante si ottiene una membrana.le membrane possono essere mucose, si erose, cutanee o sinoviali. Tra i quattro tipi di membrane, solo tremsono formate da un epitelio sottostante e un epitelio di rivestimento vero e proprio (membrane mucose, sierose e cutanee) e rivestono le cavità interne che comunicano con l’ambiente esterno. Il quarto tipo di membrane (sinoviali) è un falso epitelio o pseudoepitelio e rivestono cavità interne che non comunicano con l’ambiente esterno. Membrane sierose= esse rivestono la cavità degli organi che non comunicano con l’esterno. Sono costituite da dei foglietti parietali ( ricoprono la cavità —> es.aderiscono alla parete interna della cavità toracica) e viscerali (ricoprono gli organi —> es. aderiscono alla parete del polmone). Essi secernono il liquido sieroso che riduce l’attrito fra gli organi. —> lubrificano le superfici contrapposte degli strati parietale e viscerale. Queste membrane hanno come epitelio di rivestimento hanno il mesotelio. Tre membrane sierose sono: Pleura (riveste le cavità pleuriche, ricopre i polmoni) Pericardio (riveste la cavità pericardica, ricopre il cuore) Peritoneo ( riveste la cavità peritoneale, ricopre gli organi addominali) Membrane mucose = essi rivestono le cavità interne degli organi che comunicano con l’esterno e producono muco con funzione difensiva e protettiva. (Il muco viene prodotto da cellule caliciformi mucipare). Si ritrovano quindi nei tratti digestivi, respiratori, urinari e riproduttivi. Le superfici epiteliali devono essere umide sia per ridurre l’attrito che per facilitare l’assorbimento e l’escrezione. La maggior parte delle mucose contiene sia epitelio pavimentoso composto, sia epitelio cilindrico semplice. Cute/pelle/membrana cutanea= rappresentano la superficie del nostro corpo e sono spesse, impermeabili e asciutte. Membrane sinoviali= rivestono le cavità di alcune articolazioni (tra due ossa lunghe che presentano nella parte terminale una cartilagine e che corrispondono tra loro). Producono fluido sinoviale(lubrificante)che lubrifica le ossa a livello delle articolazioni, nutre la cartilagine e rimuove eventuali batteri. In questo modo proteggono le estremità delle ossa (epifisi). Queste membrane mancano di un vero e proprio epitelio (falso epitelio). Classificazione degli epiteli di rivestimento 1)Essi si classificano in base a quanti ordini cellulari è composto e alla stratificazione Epiteli semplici o monostratificati =formato da un unico strato cellulare(formato da un unico ordine cellulare) Epiteli pluristraticicati o composti = formato da più strati( formato da uno strato basale che ha un unico ordine cellulare, uno strato intermedio formato da più ordini cellulari e uno strato superficiale formato da un unico ordine cellulare) (Uno strato contiene gli ordini e non viceversa!) 2) in base alla morfologia delle cellule o aspetto geometrico(forma geometrica che assumono le cellule con un sezionamento longitudinale, dal lume alla membrana basale). Si distinguono infatti: pavimentoso o squamosi cubici o isoprismatici cilindrici o colonnari o batiprismatici (Per dare un nome ad un epitelio pluristratificato relativo alla forma di guarda l’ultimo strato, quello apicale, e non gli altri) 3) Se si vedono specializzazioni della membrana plasmatica apicale:con ciglia, con microvilli , ecc Epiteli semplici Saranno posizionati nei punti in cui sarà necessario assorbimento, dove si deve far assorbire gas oppure sono adatti per la secrezione, sono infatti relativamente sottili. In questi epiteli le cellule hanno tutte la stessa polarità e i nuclei formano una linea irregolare sopra la membrana basale. Sono epiteli fragili e rivestono compartimenti e condotti. Sono costituiti da un solo strato di cellule e suddivisi, in base all’aspetto morfologico in: Pavimentoso semplice ( o lamellare o piatto) Cubico semplice ( o isoprismatico) Cilindrico semplice (o batiprismatico) Pseudostratidicato (o pluriseriato ) t Epitelio pavimentoso semplice È costituito da un singolo strato di cellule appiattite, provviste di un nucleo centrale, ovoidale o sferico. I margini sono in genere il regolari ed uniti da giunzioni. Si presenta—> in sezione trasversale come cellule poligonali strettamente interdigitati —> in sezione longitudinale come cellule fusate con nucleo nella parte centrale Esso non è idoneo a resistere a sollecitazioni meccaniche e, quindi, la sua funzione è di regolazione della filtrazione della diffusione. L’epitelio pavimentoso semplice è largamente rappresentato nell’organismo umano ed è presente in: alveoli polmonari (facilita lo scambio gassoso tra sangue e aria), importante nel sistema urinario in quanto riveste alcune pareti del nefrone (foglietto parietale della capsula del Bowman) Due particolari tipi di rivestimento pavimentoso semplice sono rappresentati dall’endotelio e dal mesotelio. Entrambi derivano dal mesoderma: il primo riveste il lume dei vasi sanguigni e linfatici e le cavità del cuore; il secondo tappezza le cavità si erose (pleura, pericardio e peritoneo). a Cellule endoteliali Sono allungate nella direzione dell’asse Cellule mesoteliali del vaso e si assottigliano all’estremità; Il mesotelio diﬀerisce da tutti gli altri tipi delimitandolo devono garantire la non di epitelio pavimentoso semplice perché dispersione del sangue. Sono connessi sembra conservare parte della pluri da giunzioni di ancoraggio del tipo potenzialità del mesenchima. desmosoma o zonula aderente e Le cellule mesoteliali possono giunzioni strette. diﬀerenziarsi in fibroblasti. Inoltre queste cellule endoteliali sono La rigenerazione del mesotelio sembra circondate da pericliti (cellule di origine avvenire anche a carico del connettivo connettivale con funzione contrattile). sottostante. Epitelio cubico o isoprismatico semplice È composto da un singolo strato di cellule poliedriche.nelle sezioni perpendicolari alla superficie dell’epitelio, le cellule appaiono di forma cubica mentre nelle sezioni parallele mostrano un contorno irregolarmente pentagonale o esagonale. I margini cellulari sono ben evidenti per la presenza di sistemi di giunzione. Il nucleo (sferico) è situato al centro della cellula. Spesso le cellule presentano microvilli generalmente corti e a volte anche ciglia vibratili. È presente principalmente —>Tiroide, sulla superficie dell’ovaio, dotti di ghiandole esocrine, bronchioli terminali e tratti del nefrone e nei tubuli del rene. Epitelio cilindrico (batiprismatico) semplice È costituito da un unico strato di cellule di forma prismatica le cui caratteristiche morfologiche variano notevolmente a seconda della sede e della funzione. Nelle sezioni perpendicolari alla superficie dell’epitelio le cellule appaiono alte, di forma cilindrica regolare, simile a colonne. Nelle sezioni trasversali, questo epitelio presenta un aspetto a mosaico. Il nucleo, di forma ovoidale, è situato quasi sempre nel terzo inferiore della cellula e talvolta alla base di esso. Questo epitelio svolge funzioni assorbenti e di trasporto infatti, le cellule che lo compongono possono essere fornite di cicli vibratili, microvilli e stereociglia. Epitelio pseudostratificato Può essere considerato una varietà dell’epitelio cilindrico semplice. Le cellule sono disposte su un unico strato, hanno forme diverse e non tutte raggiungono la superficie libera(le cellule infatti che arrivano alla superficie libera inglobano le altre cellule che invece rimangono in posizione basale) nonostante questo però tutte le cellule poggiano sulla stessa membrana basale; per questo motivo i nuclei, localizzati a diversa altezza, conferiscono al tessuto la falsa immagine di un epitelio stratificato. Esso inoltre è provvisto di ciglia vibratili ed è molto diffuso nelle vie respiratorie (cavità nasali, laringe, trachea, bronchi L’epitelio pseudostratificato semplice è presente in alcuni dotti ghiandolari. Epiteli pluristratificati o composti Sono costituiti da due o più strati di cellule sovrapposte e svolgono funzioni di rivestimento e di protezione. Presentano principalmente 3 strati: strato basale o germinativo composto a un unico ordine cellulare che va in proliferazione, strato intermedio che determina lo spessore (può essere composto da più ordini cellulari) e superficialmente c’è uno strato superficiale o apicale (formato da un unico ordine cellulare). Essi si classificano , in base alla forma delle cellule che costituiscono lo strato più superficiale (poiché quelle dello strato più profondo, ancora indifferenziate, sono quasi sempre cellule isoprismatiche—> sono le artefici del rinnovamento dei tessuti in oggetto): Pavimentoso pluristratificato Cubico pluristratificato Cilindrico pluristratificato Polimorfo o di transizione (il numero e l’aspetto degli strati cellulari variano a seconda dello stato funzionale dell’organo). Epitelio pavimentoso pluristratificato Lo strato più profondo è composto da cellule cubiche o cilindriche(cellule labili); seguono verso la superficie uno più strati di cellule con contorni poliedrici ed infine strati di elementi appiattiti. (le cellule dello strato profondo hanno un’intensa attività metabolica è proliferativa). Le differenze morfologiche e metaboliche delle cellule dei vari strati sono legate agli eventi differenziativi cui vanno incontro ma mano che si spostano verso la superficie. Nelle regioni esposte all’aria (pelle), le cellule superficiali perdono i nuclei e si trasformano in squame corneificate. Nelle regioni umide (cornea, bocca, esofago…), le cellule superficiali non sono corneificate e non perdono i nuclei. Epitelio pavimentoso stratificato non cheratinizzato: mucose/ zone umide L’epitelio pavimentoso stratificato è molto diffuso nell’organismo, dove è presente in due varietà: epitelio non cheratinizzato ed epitelio cheratinizzato. L’epitelio pavimentoso non cheratinizzato è costituito da 5-10 ordini di cellule disposti su tre strati: basale, spinoso e superficiale. Spesso nella sua porzione profonda il tessuto presenta creste più o meno alte e numerose che si spingono nel sottostante connettivo che, interponendosi fra le creste epiteliali (epidermiche), forma le papille connettivali (dermiche). Ciò aumenta la superficie e facilita la diffusione delle sostanze nutritive dei capillari del connettivo. La presenza di creste e papille conferisce una maggiore aderenza dell’epitelio al connettivo sottostante. Epitelio pavimentoso stratificato cheratinizzato: epidermide L’epidermide è un epitelio pavimentoso composto o squamoso stratificato, che assume il nome di cheratinizzato perché le sue cellule subiscono un processo di cheratinizzazione.Durante questo processo, il citoplasma si riempie di filamenti di cheratina e le cellule muoiono trasformandosi in lamelle di cornee disquamanti. Queste lamelle cornee partecipano alla formazione di una robusta barriera che protegge le cellule e tessuti sottostanti dall’invasione da parte di patogeni inoltre da danni di natura chimica, fisica e meccanica (in particolare, questo strato corneo riduce l’evaporazione dei liquidi tissutali evitando la disidratazione dell’organismo). Le cellule basali dell’epidermide, hanno caratteri di cellule staminali, infatti si moltiplicano per mitosi dando origine a nuove cellule che si differenziano, modificandosi nella loro struttura e nella loro funzione mano a mano che si spostano verso la superficie. Le cellule morte, che hanno subito il processo di cheratinizzazione si trasformano in lamelle cornee appiattite, si sfaldano e si disperdono nell’ambiente. Il meccanismo che porta una cellula basale a progredire nei vari strati dell’epidermide e a trasformarsi in una caramella cornea prende il nome di citomorfosi cornea. (Nelle zone sottoposte a lavoro o frazionamento si avrà una epidermide più spessa e quindi una cornea più spessa) L’epidermide è costituita da tre linee cellulari distinte: 1. Cellule proprie dell’epidermide: cheratinociti o epidermociti —> Sono cellule che derivano dall’ectoderma e a partire dallo strato basale iniziano ad entrate in un processo differenziativo chiamato processo di corneificazione o processo di cheratinizzazione o citomorfosi conea. Le cheratine sono i filamenti intermedi che caratterizzano gli epiteli e costituiscono una fitta trama che si va sempre più infittendo aggregando filamenti di cheratina perché lo scopo finale è quello di creare le lamelle cornee. 2. Cellule non proprie dell’epidermide o cellule intrusive o migranti: melanociti, cellule di Langherans, cellule di Markel—> Melanociti= sono cellule che si limitano agli strati profondi dell’epidermide( localizzati nello strato basale ed in quello spinoso). Queste cellule derivano dalle creste neurali e migrano prima nel derma e poi nell’epidermide. Si tratta di cellule grandi e polimorfe, di forma stellata e del tutto caratteristica. Esse non formano desmosomi con le cellule vicine e non contengono cheratina infatti non subiscono il processo di corneificazione ma sintetizzano un pigmento, la melanina che si presenta sottoforma di piccoli granuli di colore bruno, globulari oppure ovoidali. La melanina è un polimero capace di assorbire la luce, contenente indoli ed altri prodotti intermedi derivati dall’ossidazione della tiroxina ad opera dell’enzima specifico tirosinasi( oltre che nella tirosinasi è attiva nell’epitelio pigmentato dell’iride). La mancanza di questo pigmento nell’epidermide dipende o dall’assenza dei melanociti oppure dall’incapacità di questi di produrre melanina (albinismo). L’accumulo di melanina protegge i cheranociti, in particolare quelli proliferati nello strato basale, dall’azione mutagenica dei raggi ultravioletti. Infatti hanno proprio una funzione di foto protezione dai raggi ultravioletti, che se arrivassero allo strato basale trasformerebbero una cellula sana ad una non sana(cancro). I melanociti sono muniti di prolungamenti ramificati che si stanno per lunga distanza verso la superficie dell’epitelio, insinuandosi negli interstizi tra le cellule dello strato malpighiano (spinoso). Essi possiedono grandi quantità di RER ed un grosso complesso del goal G dal quale si formano i melanosomi, contenenti melanina, che hanno forma ellittica con una caratteristica organizzazione lamellare interna concentrica. I melanosomi maturi migrano nei prolungamenti e sono trasferiti nelle cellule dello strato basale e malpighiano (spinoso) probabilmente mediante un processo di fagocitosi dell’estremità del prolungamento da parte del cherentinocito. Nella pelle umana esistono due tipi di melanina: 1) Eumelanina= pigmenti marrone-neri (polimeri di idrossido-indolo) 2) Feomelanina= pigmenti giallo-rosso (polimeri di cistenildopa ad alto contenuto di radicali solforici) Cellule di Langherans= sono cellule che si trovano negli strati sovrabasali ( più spesso nelle cellule superficiali dello strato spinoso) dell’epidermide. Esse hanno un corpo cellulare di forma stellata con esili prolungamenti che si insinuano tra le cellule circostanti, a formare quasi una rete continua (permette di captare meglio i segnali in quanto occupano una superficie maggiore); proprio perché la loro funzione è quella di di riconoscere, captare e rielaborare sostanze strane (aliene o estranee al nostro organismo) che poi grazie a questi verranno presentate alle cellule immunocompetenti. Queste cellule appartengono alla linea monociti/macrofagi che derivano dal midollo osseo. Le cellule di Langherans contengono granuli specifici a forma di racchetta, denominati granuli di Birbeck, caratterizzati da una porzione vacuolare elettronlucida e da un’altra porzione a bastoncello. Nessun tipo di giunzione collega queste cellule ad altri tipi cellulari. Esse secernono l’interleuchina 1, importante mediatore della risposta immunitaria. Cellule di Markel= queste cellule dette anche cellule epiteliali tattili sono piccole cellule simili ai cheratinociti, possiedono desmosomi e pochi particolari microvilli che si incuneano tra i cheratinociti spinosi. Sono presenti nello strato basale dell’epidermide e si trovano sempre vicino ad aree ben vascolarizzate e innervate del derma. Ciascuna cellula di Markel è sempre associata con una terminazione nervosa infatti sono elementi sensoriali. Derivano da creste neurali. Cellule di Granstein= rappresentano un’altra popolazione di cellule dendritiche capaci di interagire con i linfociti T soppressori. Il complesso di cellule del sistema immunitario presenti nell’epidermide viene identificato come “tessuto linfoide associato alla pelle”. Strati cellulari che compongono l’epidermide Nell’epidermide si distinguono, dalla profondità alla superficie diversi strati cellulari sovrapposti, con caratteristiche citologiche diverse: 1. Strato basale o germinativo (cellule labili è un unico ordine cellulare) (A) 2. Strato spinoso o del Malpighi (più ordini cellulari) (B) 3. Strato granuloso (più ordini cellulari) (C) 4. Strato lucido (nell’epidermidi più spesse) (D) 5. strato corneo (cellule modificate) o desquamante (E) 6. Strato disgiuntivo (chiamato così in quanto le giunzioni mano a mano che si arriva ad esso vengono a mancare). 1.Strato basale dell’epidermide Lo strato basale è lo strato più profondo ed è chiamato basale, in quanto su esso poggiano tutti gli altri strati ed esso poggia sulla membrana basale. Consiste di un singolo ordine di cellule cubiche o cilindriche. È detto germinativo in quanto i cheratinociti hanno caratteristiche che rimandano a cellule staminali; infatti questi proliferano per mitosi (mitosi particolare detta mitosi bivalente). Durante questo processo la cellula madre crea due cellule figlie ma con una valenza (concentrazione più o meno alta di alcune molecole che creano una differenza tra una cellula figlia e l’altra) diversa (diverse tra loro). Per cui una conserverà i caratteri di una cellula staminale e permane nello strato basale (prende il posto della madre), mentre l’altra è spinta verso l’alto (nello strato spinoso) dove inizia il processo di differenziamento e poi quello di apoptosi. Il processo di differenziamento dei cheratinociti inizia con la perdita delle molecole di adesione (integri) per la membrana basale. Le cellule basali presentano un grosso nucleo ovale che occupa la maggior parte della cellula e contengono numerosi poliribosomi liberi e scarsi mitocondri, anche il reticolo endoplasmatico rugoso e l’apparato di Golgi sono poco sviluppati. Le cellule dello strato basale sono collegate tra loro da desmosomi disposti a livello delle superfici laterali (è la presenza di desmosomi che da solidità all’epidermide rendendo la resistenti alla trazione), mentre si fissano alla membrana basale o lamina basale mediante emidesmosomi. L’adesione fra cellule cellula è favorita da proteine della famiglia delle caderine; all’adesione fra cellule membrana basale partecipano, invece le integrine. Il citoplasma delle cellule dello strato basale contiene filamenti intermedi di 10 nm di spessore detti tonofilamenti, costituiti da specifiche cheratine. Le cheratine sono le proteine strutturali più importanti dell’epidermide e dei suoi annessi. Arrivano infatti a costituire l’85% delle componenti molecolari dei cheratinociti completamente differenziati.lo strato basale esprime la coppia di cheratine K5/K 14. Per la normale funzione dell’epidermide è necessario che durante il differenziamento dei cheratinociti, l’espressione dei geni per la cheratina e l’organizzazione dei filamenti intermedi si svolga regolarmente. Questo perché cambiamenti nell’espressione dei geni per la cheratina o nei processi post-trascrizionale possono determinare un incompleto differenziamento dei cheratinociti. Mutazioni dei geni che codificano le cheratine possono influenzare l’integrità dei filamenti intermedi, provocando così, per esempio, epidermolisi bollosa, eritrodermica ictiosiforme bolloso. 2.Strato spinoso (chiamato così perché le cellule presentano delle tozze protusioni citoplasmatiche , non espansioni) Lo strato spinoso è formato da 3-8 ordini di cellule, di forma poliedrica leggermente appiattita, e appaiono basofile per la grande quantità di ribosomi liberi, e oltre a fasci di filamenti di cheratina, contengono due tipi di granuli rivestiti di membrana: Melanosomi= (già presenti nelle cellule dello strato basale) prodotti dai melanociti e trasferiti da questi alle cellule spinose e a quelle dello strato basale. (La melanina non viene sintetizzata dalle cellule spinose ma le troviamo lì per un diverso motivo) Granuli lamellati o cheratinosomi= sono prodotti dai cheratinociti, hanno un diametro di 100-150 nm e al microscopio elettronico presentano lamelle chiare e scure che si alternano. Contengono materiale lipidico che, rilasciato nello spazio intercellulare, costituisce una barriera impermeabile all’acqua. (questi granuli sono situati nella porzione apicale delle cellule, compaiono nei cheratinociti dello strato spinoso e aumentano di numero nello strato granuloso, scomparendo prima che abbia luogo l’ispessimento della membrana cellulare). Lo spessore di questo strato varia secondo la sede. Le cellule che lo compongono sono unite tra loro da numerosi desmosomi e posseggono nuclei rotondi e un citoplasma ricco di poliribosomi. Al microscopio ottico, le cellule di questo strato appaiono separate le une dalle altre da spazi extracellulari più ampi che altrove, nei quali è presente un liquido interstiziale. Inoltre si può notare che le cellule di questo strato sono fornite di brevi prolungamenti, o spine, che danno l’impressione di connettersi con quelli delle cellule adiacenti. Esse sono legate le une alle altre da desmosomi che assieme a queste protusioni assumono un aspetto spinoso e per questo prendono il nome di “spine”. 3.Strato granuloso Le cellule dello strato spinoso, migrando verso ma la superficie dell’epitelio, si fanno sempre più appiattite e allungate e raggiungono lo strato granuloso. Questo strato è costituito da 2-6 ordini di cellule, i cui nuclei cominciano a presentare evidenti alterazioni apoptotiche. Lo spessore di questo strato varia nei diversi a distretti cutanei ed è inversamente proporzionale alla rapidità del processo di cheratinizzazione. Il citoplasma di queste cellule contiene granuli di forma irregolare più o meno grossi, i granuli di cheratoialina. Essi sono costituiti da un materiale denso e omogeneo, non avvolto da membrana. Questi granuli, intimamente associati ai tonofilamenti (filamenti di cheratina), contengono una proteina fosforilata ricca di istidina—> filaggrina che costituisce il maggior componente della cheratoialina; essa si associa i filamenti intermedi di cheratina, aggregandoli in macrofibrille. (Questa proteina sarà utile per iniziare a formare delle fili ordinati di cheratina e quindi questa verrà contattata). 4.Strato lucido Questo è uno strato che non è presente in tutti distretti dell’epidermide ma è tipicamente presente nell’epidermide della palma della mano e della pianta del piede, dove lo strato corneo è particolarmente spesso (strato di transizione). È composto da uno o più ordini di cellule appiattite allungate che sono prive di nucleo, acidofile, rifrangenti e poco colorabili; questo perché in queste cellule è presente l’eleidina, ovvero una sostanza proteica acidofila, ricca di lipidi e zolfo, con proprietà fortemente rifrangenti. (Le cellule iniziano a perdere i nuclei ma non ancora attività sintetica appunto perché producono questa proteina l’ eleidina, che conferisce un aspetto lucido. Le cellule vanno in apoptosi.) Le membrane cellulari sono notevolmente ispessite e lo spazio intracellulare è pieno di materiale esocitato dai cheratinosomi dello strato spinoso. 5.Strato corneo o desquamante È composto da pochi a qualche centinaio di ordini di cellule ed è costituito da cellule dello strato granuloso e lucido che si sono progressivamente modificate in elementi lamellari estremamente appiattiti e completamente cheratinizzati. Queste cellule sono dette anche cellule cornee, lamelle cornee o corneociti e sono prive di nucleo e di altri organuli e ripiene di filamenti di cheratina fittamente aggregati ed immersi in una matrice elettondensa. Le membrane cellulari appaiono notevolmente ispessite e lo spazio intercellulare è occupato dai lipidi derivanti dalle membrane dei cheratinosomi. Le lamelle cornee sono particolarmente resistenti agli insulti meccanici perché presentano, al di sotto della membrana plasmatica, uno spesso strato di materiale detto involucro cellulare corneificato costituito da molecole di natura proteico-lipidica (involucrina, loricrina, filamenti di cheratina, proteine di prolina, proteine desmosomiali…) sintetizzate dai cheratinociti durante il processo differenziativo (citomorfosi cornea). Lo strato corneo contribuisce anche ad impermeabilizzare l’epidermide, protegg

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