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riassunto esame citologia e istologia prof franceschini parte di istologia...

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CITOLOGIA E ISTOLOGIA – V. Franceschini 7. DIFFERENZIAMENTO CELLULARE Con il termine differenziamento si intende il processo che porta la cellula ad assumere un fenotipo maturo e funzionale , cioè la rende capace di svolgere funzioni specifiche. Questo processo si realizza prevalentemente durante lo sviluppo embrionale e in minima parte anche nell’organismo adulto (cellule staminali). Il differenziamento cellulare determina nella cellula un cambiamento drastico nelle dimensioni, forma, polarità strutturale, attività metabolica e capacità di rispondere ai segnali. Tappe dello sviluppo : 1. Gametogenesi (già visto) 2. Fecondazione, evento iniziale: unione del gamete maschile e di quello femminile, formazione dello zigote, attivazione metabolica dello zigote stesso e ristabilimento assetto genetico diploide(2n). 3. Segmentazione, fase caratterizzata da una rapida successioni di divisioni cellulari non seguite da accrescimento citoplasmatico, porta alla formazione di una struttura pluricellulare. Il citoplasma si segmenta in piccole cellule, blastomeri . In questa fase l’embrione è una blastula , dalla forma sferica con i blastomeri che circondano una cavità piena di liquido, detta blastocele . La segmentazione, separando le diverse regioni citoplasmatiche dello zigote ed assegnandole a cellule diverse, determina un primo differenziamento dei contenuti citoplasmatici delle cellule figlie. I geni, egualmente presenti nel nucleo dei blastomeri, vengono diversamente regolati dai differenti ambienti citoplasmatici. Al termine della segmentazione si possono delineare nella blastula matura tre territori presuntivi (ectoblasto, mesoblasto, endoblasto). 4. Gastrulazione, la blastula diviene gastrula, vengono a delinearsi una precisa polarità (polo vegetativo e polo animale) ed il piano corporeo di base dell’organismo, i nuovi rapporti spaziali tra i foglietti embrionali consentono interazioni induttive, ossia interazioni a brevissimo raggio in cui un gruppo di cellule modifica il comportamento di cellule adiacenti, che danno l’avvio all’organogenesi. dai territori presuntivi si formano i 3 foglietti embrionali (ectoderma, mesoderma, endoderma), che sono i primi abbozzi di organi. 5. (Neurulazione), porta alla differenziazione del sistema nervoso dello sviluppo embrionale (l’ectoderma origina il tubo neu neurale rale ; il mesoderma i somiti e si forma il celoma). 6. Istogenesi e Organogenesi, formazione di tessuti e organi. Avviene poiché per ogni interazione induttiva esiste un gruppo di cellule inducenti che produce un segnale e un gruppo di cellule bersaglio, che viene indotto ad un cambiamento. Le cellule inducenti trasmettono i segnali induttivi con tre modalità: 1. Mediante molecole secrete che diffondono negli spazi tra cellule adiacenti; 2. Mediante contatto diretto tra molecole localizzate sulla superficie delle cellule; 3. Mediante passaggio diretto delle molecole segnale tra cellula e cellula attraverso le gap junctions. La risposta al segnale da parte delle cellule bersaglio, è garantita dallacompetenza , ossia dalla presenza sulla membrana di recettori capaci di captare lo specifico segnale induttivo e di innescare la trasduzione del segnale o presenza nelle cellule di specifici fattori di trascrizione in grado di attivare la trascrizione di particolari geni. Di solito unligando , prodotto da una cellula, si lega ad un recettore transmembrana di un’altra cellula, inducendone un cambiamento conformazionale. La forma del dominio citoplasmatico del recettore cambia, scatenando di conseguenza una serie di eventi sequenziali che innescano il processo di differenziamento nella

cellula bersaglio. In determinati momenti dello sviluppo e in determinate zone dell’embrione, i prodotti di una categoria di geni, attivano o reprimono un’altra categoria di geni, la cui attività regola l’espressione di una terza categoria, e così via. 7. Accrescimento Determinazione des destino tino cellulare: nei mammiferi da una condizione di totipotenza in cui la cellula embrionale può dare origine a qualsiasi tipo di tessuto si passa ad una condizione dimultipotenza in cui la cellula è ancora molto indifferenziata e potrebbe seguire indifferentemente il destino di una cellula ectodermica, mesodermica o endodermica. Il livello successivo è poi lapluripotenza in cui la cellula ha ancora la possibilità di seguire diversi percorsi differenziativi che la conducono a divenire uno dei tipi cellulari di un particolare tessuto. Infine, si definisceunipotenza quando la cellula ha acquisito caratteristiche definitive di un particolare tipo citologico. Se nella cellula totipotente tutti i geni sono potenzialmente esprimibili, nelle fasi successive pacchetti di geni vengono gradualmente resi silenti e altri sono attivati. Questo processo comincia con unafase di ccommissionamento ommissionamento , in cui la cellula, grazie all’influenza di segnali extracellulari e di componenti citoplasmatiche sul genoma, è indirizzata verso un determinato destino. La cellula commissionata non ha caratteristiche fenotipiche che la contraddistinguono dalle cellule dirette verso altri destini, ma il suo potenziale di sviluppo comincia a restringersi. Il commissionamento si divide in due stadi, che differiscono tra loro per la possibilità, o meno, di revoca dell’impegno intrapreso: 1. Stadio di Specificazione Le cellule sono in grado di proseguire autonomamente il proprio percorso differenziativo se poste in un ambiente privo di influenze esterne. Se le stesse cellule vengono trapiantate in una diversa regione dell’embrione, il loro normale destino viene modificato in rapporto alla nuova collocazione. Le cellule specificate affrontano quindi un’iniziale modificazione molecolare, ma si trovano ancora in una situazione di sviluppo regolativo (dipendente dalle interazioni con le componenti del loro immediato intorno). 2. Stadio di Determinazione Le cellule subiscono cambiamenti stabili, dovuti a variazioni delle attività geniche, che rendono irrevocabile il loro destino. Le cellule determinate infatti seguono un percorso autonomo, anche se vengono trapiantate in un’altra regione dell’embrione. Sfocia nel differenziamento, in cui si manifestano i reali cambiamenti biochimici, morfologici e funzionali dei vari tipi cellulari. Quindi, con il progredire dello sviluppo, le potenzialità delle cellule diminuiscono progressivamente. Espressione differenziale dei geni Il vantaggio della pluricellularità risiede nella possibilità di demandare a gruppi differenti di cellule attività diverse, utili alla sopravvivenza e alla riproduzione dell’organismo. Con espressione genica s’intende quella serie di eventi che, dall’attivazione della trascrizione di un gene, conducono alla produzione della proteina corrispondente. La trascrizione selettiva in mRNA, di alcuni gruppi di geni, e la conseguente sintesi diversificata di proteine enzimatiche e strutturali, da parte di gruppi distinti di cellule, che saranno così in grado di svolgere compiti differenti nell’ambito dell’organismo, è la prerogativa principale del differenziamento. In un organismo pluricellulare è di fondamentale importanza che le cellule collaborino con altre cellule, che interagiscano con il microambiente e che abbiano un comportamento coordinato ed integrato. Si realizza quindi un fluire di informazioni dal microambiente alla cellula e viceversa, che consente di sintonizzare le funzioni delle singole cellule a vantaggio dell’organismo intero. Queste informazioni sono costituite da molecole segnale, secrete o espresse sulla superficie delle cellule, che legandosi a recettori espressi da altre cellule, innescano una serie di reazioni intracellulari a cascata, che possono influenzare la regolazione dell’attività genica, portando così ad una modificazione dell’assetto

cellulare. I recettori infatti sono accoppiati a complessi sistemi intracellulari che trasformano, modificano, amplificano e modulano il segnale, per arrivare ad un risultato finale integrato e coordinato di risposte. Questo meccanismo è noto come trasduzione del segnale osignalling e regola i processi del comportamento cellulare (metabolismo, proliferazione, movimento, morte cellulare programmata). Un controllo sofisticato dell’attività cellulare viene ottenuto grazie all’integrazione, da parte della cellula bersaglio, di un numero relativamente piccolo di segnali utilizzati in svariate combinazioni. Morte cellulare Esistono tre tipi di morte cellulare programmata (PDC): Apoptosi (tipo I) Processo fisiologico, geneticamente controllato e altamente conservato durante l’evoluzione. Permette il corretto sviluppo dell’embrione ed il normale turnover tissutale nell’organismo adulto . Può anche essere indotta da stimoli esterni molto diversi (es.: mancanza fattori di crescita essenziali). Poiché viene svolta attivamente dalla cellula richiede dispendio di energia. Può essere divisa in diverse fasi: Iniziazione (o commitment) : le cellule sono determinate alla morte Esecuzione: sono visibili tipici cambiamenti apoptotici sia del nucleo che dell’intera cellula Riconoscimento e Fagocitos Fagocitosii : la cellula apoptotica viene fagocitata in vivo dai fagociti e quindi digerita nella fase di riconoscimento e fagocitosi. Morte cellulare autofagica (tipo II) Avviene per distruggere quelle cellule che hanno accumulato organelli irreversibilmente danneggiati . La morte cellulare autofagica è definita dalla comparsa di autofagosomi (vescicole a doppio o multi-membrana, che inglobano parti di citoplasma ed organelli). Gli autofagosomi si fondono con i lisosomi, formando così gli autolisosomi , dove i componenti inglobati vengono degradati ed i prodotti riciclati. Questo processo si chiamamacroautofagia , che non è da confondere con la microautofagia, in quest’ultimo caso ci sarebbe un inglobamento del citoplasma direttamente dai lisosomi, attraverso un’invaginazione di membrana, che si estende in profondità all’interno del lisosoma finché non si stacca come vescicola nel lume lisosomiale. Sebbene il processo protegga inizialmente la cellula, alla fine provoca l’accumulo di materiale non degradabile o la distruzione di componenti vitali per la cellula. Morte cellulare non lisosomiale o simile anecrosi (tipo III) Non coinvolge la degradazione nei lisosomi, è una forma di morte estremamente rara. La necrosi rappresenta un aspetto di morte cellulare accidentale, in risposta ad un’ampia varietà di stimoli. Rappresenta una morte cellulare accompagnata da lisi cellulare . È un fenomeno acuto e rapido, che interessa un’estesa popolazione di cellule e frequentemente viene innescata in seguito ad un danno alla membrana plasmatica. Generalmente una cellula, che va incontro a questo di morte programmata, perde la selettività ionica del sistema delle membrane cellulari, gli organelli si rigonfiano e perdono la loro organizzazione strutturale, il citoplasma si riempie di acqua e la cellula lisa, rilasciando molecole, quali gli enzimi proteolitici, che provocano un danno diretto alle cellule vicine. Tale processo provoca una risposta infiammatoria, con produzione di citochine, da parte dei macrofagi. Inoltre, il rilascio di antigeni intracellulari, verso i quali l’organismo non ha sviluppato una tolleranza immunitaria, rappresenta una potenziale fonte di autoimmunità. Fagocitosi delle cellule apoptotiche L’eliminazione delle cellule apoptotiche avviene in modo efficiente e tale da non lasciare traccia. Le cellule apoptotiche sono fagocitate da fagociti, che sono in genere i vicini della cellula apoptotica. È findragionevole supporre l’esistenza di segnali di attrazione per indurre la migrazione dei fagociti find ( me signals). Per il riconoscimento, da parte del fagocita, la cellula apoptotica mostra sulla propria

me--signals , attraverso i quali i fagociti identificano superficie molti differenti segnali, noti come eat-me le cellule apoptotiche e le inglobano. Questi segnali includono le modificazioni della superficie cellulare per esternalizzazione di specifiche molecole (es. fosfatidilserina), la modificazione delle molecole presenti (es.: carica della superficie cellulare, modificazioni glucidiche). A questi segnali si aggiungono quelli di tipo indiretto (molecole-ponte), prodotti dalla specifica interazione delle proteine del siero con la superficie delle cellule apoptotiche. DIFFERENZIAMENTO DELLE CELLULE NEI TESSUTI Esistono quattro categorie di tessuti: • EPITELIALI: Funzioni: 1. rivestimento 2. secernente • CONNETTIVI: Funzioni: 1. trofiche 2. sostegno 3. difensive • MUSCOLARI MUSCOLARI:: Funzioni: 1. contrattile • NERVOSO : Funzioni: 1. regolazione vita di relazione e vegetativa

8. TESSUTI EPITELIALI Formati da lamine o cordoni cellulari strettamente unite tra loro con scarsa interposizione di sostanza intercellulare. I tessuti epiteliali non sono vascolarizzati quindi al di sotto è sempre presente un tessuto connettivale fibroso che consente vascolarizzazione (funzione trofica) -> è presente una lamina basale che funge da filtro tra il connettivo e l’epitelio. Sono innervati da terminazioni libere che sono in grado di percepire le sensazioni dolorifiche (NON quelle di tatto). [La Lamina Basale] Struttura laminare specializzata della matrice extracellulare che si può osservare nell'interfaccia tra polo basale delle cellule epiteliali, attorno alle cellule muscolari, alle cellule adipose ed allecellule di Schwann (cellule che formano le guaine mieliniche che rivestono gli assoni del sistema nervoso periferico). Per Lamina basale intendo la superficie bidimensionale formata da lamina rara e da lamina densa. 1. Lamina rara = detta anche lucida, si presenta vitrea ed amorfa, può essere considerata il glicocalice del polo basale della cellula, con aggiunta di glicoproteine di adesione della matrice intercellulare (laminina ed entactina). Sintettizzata dalle c. epiteliali. 2. Lamina densa = si trova più esternamente rispetto alla lamina rara, è formata da una rete di collagene (di tipo IV ) e proteoglicani e GAG liberi (eparansolfato). Sintentizzata dalle c. epiteliali. 3. Lamina reticolare = costituita prevalentemente da collagene di tipo III , collagene di tipo VII connette il collagene IV della lamina densa. In un epitelio molto stratificato è necessaria una

lamina aggiuntiva, funzione svolta dalla lamina reticolare. Prodotta dai fibroplasti (cellule del connettivo). membrana mbrana basale . Il complesso a tre lamine forma la me Le cellule basali hanno il compito di: Meccanica: ancorare le cellule ep. al connettivo sottostante (le c. epiteliali non sono vascolarizzate) • fungere da filtro molecolare , sbarrando il passaggio alle macromolecole, consentendo il transito solo di piccole molecole (es.: glomerulo renale, dove avviene la filtrazione del sangue, la lamina impedisce la fuoriuscita delle proteine dal sangue, mentre questo scorre nei capillari fenestrati dei glomeruli renali). Componenti: Lamina basale: glicocalice della cellula epiteliale, glicoproteine (laminina, fibronectina, condronectina), GAG, proteoglicani Zona reticolare: collagene, polisaccaridi

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Tipologie di epiteli : • TESSUTI EPITELIALI DI RIVESTIMENTO

TESSUTI EPITELIALI SECERNENTI: - tessuti epiteliali secernenti endocrini - tessuti epiteliali secernenti esocrini Morfologie più comuni : 1. CELLULA PAVIMENTOSA Hanno una scarsa altezza ed una forma poligonale. Difficilmente si identificano i contorni della membrana, bisogna perciò fare attenzione nucleo, che sarà appiattito con l’asse maggiore parallelo all’asse dell’epitelio. Le superfici cellulari hanno un andamento sinuoso, il bordo delle cellule è dentellato e ciò gli permette di attaccarsi meglio. 2. CELLULA ISOPRISMATICA (o cubica) Ha la forma di un prisma con misure pressocchè identiche, il nucleo è tendenzialmente sferico e collocato al centro della cellula (ha grandezza variabile). 3. CELLULE BATIPRISMATICHE (o cilindriche) Ha la forma di un prisma, in cui le tre dimensioni non sono uguali (c’è una predominanza dell’altezza), il nucleo è perpendicolare alla superficie della cellula, dalla forma ovoidale. Sopra e sotto il nucleo c’è molto spazio, ma c’è poco spazio fra un nucleo e l’altro. I tessuti epiteliali hanno una polarità morfofunzionale (c. iso e bati): ciò determina una collocazione morfologica e funzionale degli organuli, una specializzazione apicale e/o basale dove il polo apicale può essere luogo di funzioni di assorbimento e secrezione. Il citoscheletro presenta i filamenti intermedi cheratinici che vanno a formaretonofilamenti (citospecifici). La cellula è dotata di numerosi sistemi di giunzioni (gap junctions, tight junctions, desmosomi) stando a stretto contatto, differenziamenti della superficie apicale (microvilli e ciglia) e differenziamenti della superficie basale. La differenza tra lamina e membrana basale dipende dal tipo di epitelio (se questo è spesso va a formare il reticolo di ancoraggio). Per classificare un epitelio dovrò guardare: • numero degli strati : 1. con uno strato viene chiamato monostratificato o semplice (i nuclei si dispongono su una sola linea); 2. con più strati viene chiamato pluristratificato o composto •

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forma delle cellule (per quello pluristratificato vale la morfologia dello strato superficiale): 1. pavimentoso 2. isoprismatico 3. batiprismatico specializzazione superficiale apicale : orletto striato

EPITELI DI RIVESTIMENTO 1. epitelio monostratificato o semplice : rivestono tutte le superfici che svolgono una funzione di assorbimento o secrezione.

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Pavimentoso semplice: cellule appiattite e strettamente interconnesse, nucleo centrale e leggermente compresso, scarso citoplasma con funzione di assorbimento o secrezione. Ricopre alveoli e branchie dove facilita gli scambi gassosi con il sangue. Isoprismatico semplice: strato uniforme di c. isoprismatiche con nucleo centrale con funzione di assorbimento o secrezione. Si torva in molti dotti ghiandolari e tubuli renale. Le cellule possono presentare ciglia vibratili come nei bronchioli terminali.

Batiprismatico semplice: cellule prismatiche strettamente associate con un nucleo in posizione basale. Presente nell’intestino tenue, le c. epiteliali (qui dette enterociti) mostrano una spiccata polarità apicale dove sono presenti i microvilli che ne aumentano la superficie, favorendone la funzione di assorbimento. Può essere ciliato (tube uterine e ovidotti) o non ciliato (dotti escretori delle ghiandole). Epitelio pseudostratificato: particolare tipo di monostratificato batiprismatico, però sembra un epitelio pluristratificato. Tutte le cellule sono a contatto con la lamina basale ma solo alcune di essere raggiungono la superficie libera. Le cellule presentano forme variabili: 1. cellule basali staminali con forma piramidale, con base ampia che si restringono in superficie senza raggiungerla; 2.Cellule calciformi e cellule ciliate si estendono per tutto l’epitelio presentandosi più larghe in prossimità della superficie libera. I nuclei sono sempre disposti nella porzione più larga della cellula creando più livelli di allineamento dando l’impressione di un epitelio pluristratificato. Può possedere ciglia (ep. respiratorio) e stereociglia (ep. vie genitali). Ce ne sono di diversi tipi: Continuo: è la tipologia prevalente, dotato di tight junctions che tengono solidamente unite le cellule. Fenestrato: le cellule endoteliali formano delle fenestrazioni (tutto ciò che raggiunge fino alla sua grandezza può passarvi attraverso), la lamina basale è continua. Sinusoide: grandi spazi intercellulari, qui mostrano fenestrazioni sia le cellule endoteliali sia la lamina basale. pluristratificato:: quando gli epiteli si presentano costituiti da due o più strati 2. Epitelio composto o pluristratificato di cellule, con principale funzione di rivestimento o protezione. • Isoprismatico: non è molto frequente, si trova in alcuni dotti escretori ghiandolari e nell’epidermide di alcuni pesci ed anfibi larvali. • Batiprismato: non è molto comune, si trova in alcuni dotti escretori ghiandolari, nella laringe, nella faringe e nell’uretra. • Pavimentoso: ha una funzione protettiva, si trova perciò in tutti i distretti che necessitano di protezione, in particolare meccanica. Non cheratinizzato: nelle mucose boccale, faringea, esofagea, rettale e vaginale (pr...