Istologia ed Embriologia aa 2011/2012

211 Pages·2012·1.17 MB·Italian

Istologia ed Embriologia
a. a. 2011/2012
Prof. Puzzolo 05 marzo 2012
Cellula, membrana plasmatica e organuli cellulari
Le unità di misura in citologia sono espresse in micron (un millesimo di millimetro, 1μm =
1000nm) e in nanometri (un milionesimo di millimetro). Le cellule, ad esempio, si misurano in
micron, la membrana plasmatica si misura in nanometri. Lo spessore dell’epitelio della cute nella
regione del dorso è di 5 mm. In embriologia le unità di misura utilizzate sono all’inizio il micron e
poi, quando l’embrione andrà sempre più sviluppandosi, si userà il cm. Il cordone ombelicale è
lungo 50 cm ed ha un calibro di 2 cm. La placenta ha un diametro di 25 cm, uno spessore di 2 cm.
Le cellule sono di forme variabili. In genere una cellula isolata immersa in un liquido assume una
forma rotondeggiante. Se più cellule si mettono a stretto contatto formando un epitelio cilindrico si
perde la forma rotondeggiante e si assume una forma geometrica ben precisa. Così si avrà, ad
esempio, un epitelio cilindrico o batiprismatico, perché le cellule sono molto più alte di quanto non
siano larghe. La cellula nervosa, ad esempio, ha una parte rotondeggiante, ellissoidale con tutta una
serie di ramificazioni che si dipartono dal centro (dendriti). Anche le dimensioni delle cellule sono
estremamente variabili. Il potere di risoluzione dell’occhio umano è di circa 0,2 mm, ciò significa
che due punti siti alla massima distanza, se sono più vicini di 0,2 mm saranno percepiti come un
unico punto dall’occhio umano. Nell’uomo tutte le cellule sono al di sotto del potere di risoluzione
dell’occhio umano. L’ovocita è la cellula più grande dell’essere umano, ma si mantiene al di sotto
del potere di risoluzione dell’occhio umano, infatti raggiunge 180-200 μm. Tutte le altre cellule
hanno dimensioni minori. Elementi come le cellule del sangue, con dimensioni, nel caso del globulo
bianco, di 12 μm. I globuli rossi e le piastrine non sono cellule, ma sono elementi del sangue. Infatti
i globuli rossi sono anucleati e le piastrine sono frammenti cellulari dei megacariociti.
Se si prende un frammento di tessuto e si vuole studiare, se ne fanno delle sezioni che si
osserveranno in microscopia ottica. Nei preparati osservati in microscopia ottica si apprezza la
presenza di diverse colorazioni. Non sono preparati in bianco e nero, sono preparati colorati.
Quando andiamo alla microscopia elettronica, dal momento che essa sfrutta un flusso di elettroni
aventi tutti la stessa lunghezza d’onda, non si avrà un’immagine a colori, ma un’immagine in
bianco e nero con tutte le varianti del grigio. Lo stesso vale per la microscopia elettronica a
scansione, cioè una microscopia che fornisce un’immagine della superficie dei tessuti, non della
sezione e il colore va dal bianco al nero con tutte le sfumature del grigio. La MET (microscopia
elettronica a trasmissione) dà un’immagine bidimensionale, la MES (microscopia elettronica a
scansione) dà un’immagine tridimensionale. Tutto ciò consente di costruire l’immagine schematica
di un organulo cellulare. Esistono anche altre tecniche correlate alla microscopia ottica, come
l’immunoistochimica che consente di evidenziare, nel contesto delle singole cellule, determinate
sostanze (se si vuole rilevare, ad esempio, la presenza di actina in una cellula, sapendo che l’actina
è un componente del citoscheletro, si utilizzano degli anticorpi specifici per l’actina, si avrà una
dimostrazione chimica in quanto l’anticorpo si legherà all’actina. Tale anticorpo sarà poi sottoposto
o alla luce fluorescente, o potrà essere utilizzato con una seconda molecola. Alla fine di queste
procedure si vedrà nel citoplasma o lungo la membrana della cellula o nella regione nucleare solo
la colorazione di quella sostanza, per cui si potrà dire che in queste cellule tutta la serie di
filamenti colorati o nel tessuto dimostra la presenza dell’actina.)
Alla cellula procariotica manca la presenza di una membrana che avvolga gli acidi nucleici, quindi
manca di nucleo. La membrana plasmatica non si può vedere in ottica, si deduce che c’è perché la
cellula ha dei confini ben chiari, la membrana può essere osservata solo in microscopia elettronica.
La membrana cellulare delimita i confini della cellula, è la struttura che separa l’ambiente
intracellulare da quello extracellulare. In MET è osservata come una struttura scura. La membrana
plasmatica non racchiude solo la cellula, ma anche all’interno della cellula esistono altre strutture
membranose, lamellari che rivestono diversi organuli. La membrana plasmatica intesa come
composto fatto da proteine e lipidi, cioè da fosfolipidi e proteine, oltre a costituire l’involucro della
cellula, entra nella costituzione della cellula stessa andando a formare tutta una serie di organuli,
reticolo, golgi, lisosomi, vescicole, vacuoli eccetera, tutti rivestiti da membrana. Quindi la
membrana plasmatica va ricordata sia come barriera sia come costituente di tutta una serie di
strutture all’interno della cellula. In microscopia elettronica si osserva che la membrana è fatta da
una parte lipidica e come tale è una struttura che ha grosse difficoltà a far passare delle sostanze
sciolte in acqua all’interno della cellula, la membrana è quindi costituita da fosfolipidi e da
colesterolo. Per evidenziare al microscopio la membrana, poiché è costituita da lipidi, si può
utilizzare tetrossido di osmio che ha un peso molecolare molto alto. Questo tetrossido di osmio
viene sciolto e messo sulle cellule, le cellule lo assorbono e lo vanno a legare dove ci sono lipidi,
cioè sulla membrana. Senza osmio l’immagine della membrana è molto debole; con l’aggiunta
dell’osmio, gli elettroni si bloccano sull’osmio, non passano, dando un’immagine più scura a livello
della parte lipidica. Quindi la cellula ha una forma rotondeggiante quando non ha altre cellule
intorno, ha una sua membrana, ma soprattutto è una cellula procariotica.
Quindi i microscopi possono essere:
• microscopi ottici
• microscopi elettronici a scansione
• microscopi elettronici a trasmissione
• microscopi a fluorescenza
Come si passa da una cellula procariotica ad una eucariotica?
La cellula eucariotica trae origine dalla procariotica: la membrana plasmatica della procariotica si
invagina, originando delle introflessioni che poi si richiudono originando delle vescicole che poi
avvicinandosi agli acidi nucleici tendono ad appiattirsi formando quelle che vengono definite
cisterne e queste strutture si dispongono tutte intorno agli acidi nucleici. La cellula procariotica non
ha quindi un nucleo identificato, la cellula eucariotica comincia a costituire con questo meccanismo
un nucleo, una struttura nucleare, perché le strutture di membrana introflesse, per aggiunta di altre
membrane cellulari o per sintesi a livello delle strutture interne, proliferano e proliferano verso il
citoplasma, quindi si cominceranno a formare una serie ulteriore di cisterne, su alcune delle quali si
depositano delle molecole di RNA formando i ribosomi, e quindi poi il reticolo endoplasmatico
rugoso, su altre non si depongono i ribosomi e si forma il reticolo liscio. Queste strutture si staccano
progressivamente e vanno a formare altri organuli come l’apparato del Golgi. Quando si formano le
vescicole la cellula si restringe, in seguito però alcune vescicole tornano verso la superficie, cioè
verso la membrana, si ha il processo opposto, e le vescicole che prima si erano staccate vanno a
ricostituire la membrana fondendosi con essa e così la cellula che prima si era ristretta ad un certo
punto si riallarga. Questo nella cellula reale è un continuum, tanto viene fagocitato, tanto viene
esocitato. Quindi la cellula così mantiene costante il suo volume attraverso un meccanismo di
equilibrio tra le varie forze in gioco. Quindi attraverso il processo di endocitosi, cioè di portar
dentro membrane, si avrà un primo compartimento che è il compartimento nucleare (il nucleo), con
gli acidi nucleici, con le strutture come il nucleolo con il suo scheletro interno separato
dall’ambiente citoplasmatico da una membrana nucleare che si è formata per coalescenza di
vescicole (unione di due o più particelle per formarne una più grande) che non si fondono tra loro
completamente per cui tra una vescicola e l’altra rimane un po’ di spazio, infatti la struttura della
membrana nucleare non è un muro tra il nucleo e il citoplasma e viceversa ma presenta delle
aperture, i pori della membrana nucleare. Il secondo compartimento è il compartimento
citoplasmatico nel quale sono immersi i vari organuli che si trovano all’interno della cellula. Il
tutto è tenuto insieme da una rete, da uno scheletro della cellula che serve ad evitare che gli organuli
si spostino in modo disorganizzato, questa struttura è il citoscheletro.
Gli organuli cellulari si distinguono in:
• organuli a membrana;
• organuli a microfilamenti.
• organuli diversi
Gli organuli a membrana sono:
• nucleo, che è considerato un organulo a membrana proprio perché rivestito da membrana.
• reticolo endoplasmatico;
• apparato del Golgi;
• lisosomi;
• perossisomi;
• mitocondri;
• vescicole e/o inclusioni.
Se gli organuli si formano per introflessioni della membrana, significa che essi racchiudono al loro
interno ambiente extracellulare, ciò significa che parte dell’ambiente esterno viene portato
all’interno della cellula.
La membrana nucleare è la prima struttura a formarsi nel passaggio dalla cellula procariotica a
quella eucariotica e delimita l’ambiente intracellulare. La membrana nucleare, a differenza della
membrana cellulare che è fatta da un foglietto , poiché è formata da vescicole che si appiattiscono,
è fatta da 2 foglietti di membrana, cioè è una doppia membrana. Di questi 2 strati uno sarà
aderente alla cromatina ed uno al citoplasma, la membrana non è una struttura continua in quanto su
di essa sono presenti i pori nucleari.
Il reticolo endoplasmatico liscio ha a che fare con la biosintesi di glucidi e lipidi, per cui sarà
maggiormente sviluppato nelle cellule deputate alla produzione di ormoni steroidei (testosterone,
progesterone, estrogeni) ed in quelle deputate alla produzione di glucidi. Tra i tubuli del testicolo,
nella zona in cui vengono prodotti gli spermatozoi ci sono delle cellule che, trovandosi
nell’interstizio tra i tubuli, si chiamano cellule interstiziali e che queste cellule producendo
testosterone hanno una struttura, nel loro citoplasma, ricchissima di reticolo endoplasmatico liscio,
reticolo che si trova anche nella fibra muscolare striata scheletrica dove il reticolo ha un ruolo
fondamentale per portare calcio dall’ambiente esterno all’ambiente interno e quindi permette la
contrazione muscolare.
Il reticolo rugoso si caratterizza per la presenza di ribosomi aderenti alla membrana ed è deputato
alla produzione di materiale proteico, quindi si trova nelle cellule che hanno un ruolo fondamentale
nella produzione di proteine. Il reticolo si forma dalla membrana nucleare che si allontana dal
nucleo e va a formare appunto il reticolo rugoso. Il reticolo si trova soprattutto nelle ghiandole che
producono materiale proteico, nelle cellule dei connettivi come per esempio i fibroplasti, cellule che
producono sostanza fondamentale e fibre, infatti il collagene, l’elastine, le fibre reticolari hanno di
base una struttura proteica, quindi i fibroblasti che sono cellule che servono a produrre questi
elementi devono avere un grande reticolo endoplasmatico rugoso, nelle cellule neuronali, nei
neuroni che hanno una grandissima quantità di reticolo endoplasmatico, nelle plasmacellule che
sono le cellule deputate alla produzione degli anticorpi e poiché gli anticorpi sono delle globuline,
cioè delle proteine, le plasmacellule sono ricchissime di reticolo.
L’apparato del Golgi è un organulo che ha un ruolo fondamentale nell’accoppiare l’attività del
reticolo liscio e l’attività del reticolo rugoso, cioè se il reticolo liscio serve alla sintesi di lipidi e di
glucidi, se il reticolo rugoso ha un ruolo nella sintesi del materiale proteico si ha che nella maggior
parte dei casi le proteine (RER) si legano ai glucidi o ai lipidi formando glicoproteine e
lipoproteine, e il sito in cui ciò avviene è a livello dell’apparato del Golgi. Quindi una cellula che
produce glicoproteine o lipoproteine è una cellula con un apparato del Golgi molto sviluppato.
Morfologicamente l’apparato del Golgi, in genere, si colloca al si sopra del nucleo e verso la parte
funzionalmente attiva, cioè in una cellula che secerne si ha in basso il nucleo, ai lati i reticoli, sopra
il nucleo si trova il Golgi e poi la parte libera della cellula. Questo perché, in una cellula che
secerne, il Golgi, aiutato dal reticolo produce una serie di vescicole, queste vescicole più o meno si
riuniscono tra di loro e diventano secreto e quindi devono essere versate all’esterno.
I lisosomi presentano all’interno parti più scure (meno idratate) e più chiare (più idratate).
All’interno dei lisosomi si trovano tutta una serie di molecole che hanno fondamentalmente 2 ruoli:
• Intervengono ad eliminare gli organuli che si sono usurati o che non sono più funzionali,
non servono più alla cellula, quindi hanno un meccanismo di autodistruzione che viene
definito come AUTOFAGIA. Quindi tanti organuli vengono prodotti, tanti organuli vengono
degradati, tanti organuli vengono utilizzati e, attraverso il meccanismo dell’autofagia
lisosomiale si ha la distruzione di questi elementi usurati.
• Degradano, cioè distruggono il materiale extracellulare che si trova all’interno delle
vescicole, materiale extracellulare che solo spazialmente si trova dentro la cellula ma è
sempre all’esterno perché è avvolto dalla membrana, e se arriva una vescicola carica di
enzimi, in una sorta di promiscuità endocellulare le membrane delle 2 vescicole possono
fondersi, una si chiama fagosoma e l’altra si chiama lisosoma e si ottiene il fagolisosoma,
cioè una struttura che distrugge le varie sostanze che possono essere sostanze patogene o
sostanze utili o liquidi che diffondono.

I lisosomi si trovano nei cosiddetti macrofagi, che sono cellule della difesa del nostro organismo,
una difesa assolutamente aspecifica, cioè qualunque sostanza che la cellula non riconosce come
propria viene attaccata dai lisosomi che li digeriscono eliminandoli. Per determinare la
fecondazione, lo spermatozoo deve avere nella sua porzione apicale una struttura che viene
chiamata acrosoma, che è una coalescenza, cioè una fusione di tanti lisosomi dello spermatide, cioè
della cellula che viene prima dello spermatozoo e che servono a distruggere con azione enzimatica
determinati rivestimenti della cellula uovo. Quindi avranno un’attività fagocitaria. Lisosomi si
trovano anche in cellule fondamentali nel processo del cosiddetto rimodellamento osseo cioè della
distruzione e della ricostituzione dell’osso, cioè a livello degli osteoclasti, cellule che hanno una
funzione digestiva e che svolgono questa funzione attraverso la liberazione di lisosomi
• I perossisomi sono organuli, anche questi, a funzione digestiva. Questi, a differenza dei
lisosomi, contengono al loro interno un core cristallino, quindi hanno una morfologia diversa
rispetto ai lisosomi ma, soprattutto, mentre il lisosoma si forma dall’apparato del Golgi e quindi
ha una sua gemmazione dall’apparato del Golgi, i perissosomi hanno una caratteristica, cioè
riescono a dividersi e quindi dalla cellula madre si moltiplicano e si distribuiscono come
corredo alle 2 cellule figlie.
• I mitocondri sono organuli dotati di doppia membrana, una esterna continua, ed una interna che
non è liscia ma che presenta una serie di specializzazioni che prendono il nome di CRESTE
MITOCONDRIALI. Le creste sono a forma di lamella, praticamente in tutte le cellule con
un’unica eccezione: nelle cellule che hanno a che fare con gli ormoni steroide, cioè, in quelle
cellule che sono coinvolte nel metabolismo degli steroidi, i mitocondri hanno le creste con
forme non lamellari ma tubulari. Il mitocondrio ha un’eccezione morfologica, cioè contiene al
suo interno DNA ma soprattutto, così come fanno i perossisomi, i mitocondri sono in grado di
dividersi. Per cui una cellula che contiene mitocondri che incontro al processo di divisione ,
prima della divisione, cioè nel periodo intercinetico oltre a dividere i perossisomi si prepara
raddoppiando anche il numero dei mitocondri in maniera tale che le 2 cellule figlie abbiano lo
stesso numero di mitocondri.
Le vescicole si distinguono in vescicole e vacuoli.
Le vescicole si distinguono per l’aspetto che hanno in microscopia possono essere :
• A densità costante, cioè stesso grado di idratazione, sono vescicole prodotte, ad esempio
dal Golgi e devono essere versate all’esterno e mentre migrano attraverso la cellula, per
arrivare alla zona di secrezione, mantengono la stessa identica morfologia, lo stesso grado
di idratazione.
• A densità variabile, cioè diverso grado di idratazione, sono vescicole prodotte in maniera
fortemente concentrata, con materiale fortemente concentrato e che man mano che
migrano all’interno della cellula perdono di densità, cioè si idratano, viceversa ci possono
essere delle vescicole costituite da materiale fortemente idratato che, mentre migra verso
la superficie, perde progressivamente acqua, di conseguenza la sua densità
progressivamente aumenta.
Ci possono anche essere delle vescicole che, invece di presentare un materiale abbastanza uniforme,
abbastanza granulare, possono presentare una morfologia a lamelle, una struttura a forma lamellare.
I vacuoli o inclusioni. Le inclusioni sono dei materiali che normalmente possono essere presenti
all’interno della cellula (depositi di grasso, pigmenti, glicogeno). Dal punto di vista fisiologico,
all’interno delle cellule si accumulano o enormi quantità di lipidi, dando origine ad un tessuto
adiposo univacuolare, oppure i lipidi possono raccogliersi in tante vescicole generando tessuti multi
o plurivacuolari. Sono la stessa cosa, varia solo la morfologia, sono sempre lipidi raccolti
all’interno delle cellule. I granuli di pigmento sono strutture provviste di membrana (es: granuli di
melanina) fisiologicamente inclusi all’interno delle cellule, ma se la cellula invecchia e se ad un
certo punto i lisosomi non riescono riescono a distruggere tutto ciò che devono distruggere, parte
dei prodotti che dovevano essere eliminati dai lisosomi restano all’interno della cellula sottoforma
di pigmenti e così la cellula si carica di materiali. La presenza delle lipofuscine (accumuli granulari
di molecole non degradabili dalle idrolasi lisosomiali) evidenzia l’età della cellula. I residui di
emoglobina, dovuti ad un trauma, che si accumulano all’interno delle cellule formano
l’emosiderina.
Il glicogeno è un incluso sprovvisto di membrana presente in strutture dette “rosette” di glicogeno.
Prof. Puzzolo 06 marzo 2012
Organuli a microfilamenti: citoscheletro e centriolo
E allora, se ricordate ieri abbiamo affrontato discorsi relativi alla morfologia della cellula con
particolare riferimento, oltre alla membrana plasmatica, soprattutto abbiamo utilizzato la "unit
membrain" per affrontare il discorso degli organuli dicendo che la struttura fosfolipidica proteica
che abbiamo chiamato con un unico nome membrana interviene attraverso un processo ipotetico di
invaginazioni a costituire delle strutture che abbiamo definito organuli cellulari o a membrana.
Quindi abbiamo parlato della membrana nucleare, della formazione del reticolo endoplasmatico sia
esso liscio o rugoso, abbiamo considerato l'apparato del Golgi e via discorrendo tutti quegli organuli
che nella loro organizzazione e nella loro struttura riconoscono un limite rispetto al citoplasma.
Su questa base, se ricordate, siamo anche andati a considerare che molti di questi organuli hanno la
caratteristica di avere un ambiente intraorganulare che corrisponde a un ambiente extracellulare, in
quanto derivato dalla invaginazione e un ambiente extra che si pone in contatto direttamente con il
citoplasma.
Li ricordiamo, sono: nucleo, reticoli, apparato del Golgi, lisosomi, perossisomi, mitocondri,
vescicole e/o inclusioni.
Oggi invece andiamo ad affrontare il secondo compatimento organulare, ovvero quello costituito
da strutture che io ho definito a microfilmanti, ma che potrebbero anche essere definite come
strutture costituite da microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi; ovvero, con un unico
termine, struttura citoscheletrica. In questo elenco io ho messo anche un altro organulo, ovvero il
centriolo. Tale "organulo" è fatto da microtubuli e non da microfilmanti, sì, però mentre il
citoscheletro assume dignità organulare nella sua globalità (microfilmanti, microtubuli, filamenti
intermedi), il centriolo non è parte del citoscheletro, pur avendo strutture comuni ad esso. Infatti, il
cetriolo si trova in determinati momenti nella cellula; addirittura, per esempio, il neurone, la cellula
nervosa, ha una caratteristica morfologica del tutto peculiare, cioè l'elemento che noi definiamo
terminale e che non si divide più e che, guarda caso, se sezionato, non presenta centriolo o
diplosoma, ovvero la coppia.
Questo mi dice che il centriolo è una struttura che ha una sua dignità organulare e che serve in
determinati e specifici momenti della vita cellulare: la divisione cellulare e non solo.
Il citoscheletro si può evidenziare nel momento in cui escludo tutti gli elementi organulari e vado a
considerare la struttura del citoplasma. In realtà, la microscopia ottica tradizionale non consente di
evidenziare il citoscheletro; o meglio, ci dà soltanto un'idea vaga; mentre la microscopia a
fluorescenza o immunoistochimica, che è sempre microscopia ottica, anche se usa altre
apparecchiature, già ne da una misura diversa. Attraverso l'utilizzo di anticorpi antiactina,
antitubulina, anticheratina sono in grado di localizzare, nel contesto del citoplasma, la presenza di
queste strutture. Quindi ho una dimostrazione indiretta, non una dimostrazione diretta osservando in
microscopia ottica tradizionale la cellula, ma devo ricorrere a degli artifici di diverse tecniche per
evidenziare queste strutture.
Il citoscheletro è assimilabile alla situazione, nel nostro corpo, del nostro scheletro -non a caso il
nome infatti.
In pratica le cellule sono soggette a una serie di stress di varia natura meccanica che
determinerebbero per esempio un afflosciamento di questa cellula. Immaginate questo elemento
cellulare se pur ricco di organuli che a un certo punto, lasciato a sè o messo in un terreno di coltura,
si affloscerebbe.
Il citoscheletro e anche il sistema che collega le cellule tra di loro evita che queste forze e questi
stress fisici che agiscono sulle forze possano provocare una lesione.
Fondamentalmente gli elementi del citoscheletro si suddividono in 3 grandi famiglie:
microfilamenti, microtubuli e filamenti intermedi.
La localizzazione delle strutture citoscheletriche è differente, quindi possiamo andare a vedere dove
sono localizzate.
Le cellule possono essere di due tipi, isolate o disposte cacando ad altre e quindi formano un
epitelio.
Nella cellula isolata, i microfilamenti si collocano al di sotto della membrana, nella parte periferica
della cellula, cortex, e ancora, all'interno della cellula, si dispongono come fibre stress per evitare
che citoplasma, nucleo e organuli possano smuoversi dalla loro posizione. Potete paragonare i
microfilamenti a una ruota di bicicletta, essendo il mozzo di questa ruota rappresentato dal nucleo.
Se analizzo una cellula a contatto con altre cellule, deve mantenere la sua forma cilindrica, mentre,
se ricordate, la cellula messa in un ambiente liquido, diventa sferica. Questa (cilindrica) non è la
forma normale della cellula ma, guarda caso, come una specie di bicchiere rovesciato tutti i
filamenti si dispongono a costituire una sorta di arco che fa si che la cellula cilindrica non si afflosci
su se stessa, quindi andando a costituire una sorta di arco proteico, struttura molto importante. Non
solo, ma poiché la cellula ha accanto altre cellule, allora le strutture microfilamentose interverranno
anche in parte dei sistemi con cui le cellule non solo si agganciano tra di loro, cioè complessi di
giunzione intercellulare, ma soprattutto vanno ad agganciarsi con ciò che hanno sotto, cioè la
membrana basale. Gli epiteli hanno sotto una struttura che si chiama membrana basale, connessione
tra cellula epiteliale e connettivo, perché se non avessimo questo sistema si staccherebbero gli
elementi cellulare dal connettivo sottostante. Quindi la componente micro filamentosa del
citoscheletro serve sia alla forma sia alla adesione al substrato.
I microfilamenti sono strutture allungate, ma sono costituiti da molecole globulari di actina-g, cioè
actina globulare. Queste molecole si congiungono tra di loro andando a formare una sorta di filo di
perle che prende il nome di f-actina, cioè actina filamentosa. Alla fine risulta che il monomero di
questi microfilamenti è un elemento globulare. In questo momento ci limitiamo solo a dire
l’importanza dell’actina che troveremo in tutte le cellule, ma vi sono degli elementi in cui l’actina è
particolarmente rappresentata –vedi muscoli scheletrici e cardiaci.
I microtubuli si dipartono dal centriolo quindi sono organuli che fanno nascere intorno a se altre
strutture e quindi si portano in una sorta di meccanismo a raggera verso la periferia.
Come sono fatti? L’unità funzionale strutturale di base è un dimero di alfa e beta tubulina. Questi
dimeri si congiungono tra di loro secondo un meccanismo testa coda e quindi vanno a costituire
delle strutture allungate. Fin qui vedi microfilamenti. 13 microfilamenti si dispongono l’uno
accanto all’altro in maniera concentrica in maniera da costituire una sorta di struttura allungata fatta
da 13 microfilamenti. Cosa farà il singolo tubulo? Avrà una parete fatta di microfilamenti e al centro
una cavità delimitata da questi.
Quindi sono formati da eterodimeri, gli eterodimeri hanno forma di clessidra e si allineano e
formano i protofilamenti che si mettono fianco a fianco e formano una struttura tubulare che è il
microtubulo. Anche in questo caso il monomero della componente micro tubulare è una proteina di
aspetto globulare: la tubulina o se preferite l’eterodimero alfa/beta-tubulina.
In un nervo osservato in microscopia elettronica vedete che ci sono delle strutture puntiformi nere.
Non sono né ribosomi né glicogeno, ma essendo una sezione trasversale dell’assone questo è
l’aspetto morfologico del microfilamento. Nella cellula nervosa troverete delle strutture che
prendono il nome di neurofilamenti.
Accanto a queste strutture vi sono degli elementi di aspetto rotondeggiante che sono i neurotubuli o
microtubuli della cellula nervosa. Nello stesso elemento, quindi, possono coesistere neurofilamenti
e neurotubuli.
I microtubuli sono fondamentali per i movimenti di materiale. Attraverso proteine quali la dineina e
la chinesina c’è sia la possibilità di agganciare delle vescicole o addirittura degli organuli, come i
mitocondri nel sistema nervoso che si spostano quando usurati raggiungendo gli assoni attraverso il
movimento.
I microfilamenti hanno prevalentemente una funzione statica i microtubuli oltre alla funzione
statica hanno anche una funzione dinamica.
Soprattutto nelle cellule nervose gli elementi microtubulari vengono tenuti insieme, agganciati tra
di loro, da proteine stabilizzanti che prendono di tauprotein, quindi una sorta di colla che li aggancia
e che garantisce che i processi di spostamento di organuli avvengano in maniera corretta. E’ stato
dimostrato che nell’alzheimer, per esempio, una malattia neurodegenerativa, il cattivo
funzionamento delle tauprotein è in grado di determinare delle alterazioni a carico dei microtubuli e
se questi servono al transito di vescicole e organuli, chi ne soffrirà sarà la cellula nervosa che andrà
in contro a processi degenerativi.
I filamenti intermedi si collocano nel nucleo, dove sono le lamine, si collocano nel citoplasma e
compartecipano con i microfilamenti a completare il quadro dei complessi di giunzione. Il
complesso giunzionale si forma in quanto ci sono nel citoplasma non solo i microfilamenti ma
anche i filamenti intermedi.
I filamenti intermedi sono formati da piccole strutture filamentose che si aggregano formando delle
placche che si avvolgono in strutture grossolanamente assimilabili a tubuli.
Mentre nel microfilamento e nel microtubulo il monomero di base è di forma globulare, nel
filamento intermedio è di forma filamentosa.
I neuroni sono delle cellule particolarmente sviluppate che contengono in gran quantità sia
micrutubuli (neurotubuli), sia microfilamenti (neuro filamenti), sia filamenti intermedi.
Finora abbiamo parlato di organuli e citoscheletro.
Perché abbiamo anticipato il citoscheletro?
Se osserviamo una cellula dall’esterno, messa in un liquido, vediamo una forma rotondeggiante con
una superficie abbastanza liscia che ricorda vagamente una sfera.
Un elemento a membrana assolutamente liscia è il globulo rosso, l’eritrocita, che non è una cellula
perché manca del nucleo.
Un altro elemento che presenta una superficie pressoché rotondeggiante è la cellula adiposa,
l’adipocita. Pur essendo a contatto con altre cellule proprio perché piena di grasso che ha una sua
viscosità e una resistenza alla compressione, tende a mantenere una forma rotondeggiante.
Quando studieremo i tessuti connettivi vedremo che ci sono delle strutture pericellulari che saranno
delle fibre reticolari che avranno la funzione di congiungere e tenere insieme questi elementi.
Queste cellule, tra di loro, pur essendo vicine, non fanno complessi di giunzione, quindi tendono a
mantenere questa forma rotondeggiante.
Esistono anche delle cellule isolate che possono presentare una membrana assolutamente
irregolare: il macrofago cioè la cellula della difesa specifica se guardato a riposo ha una membrana
praticamente liscia, se stimolato inizia a presentare delle irregolarità di membrana.
Quando le cellule si mettono a muto contatto assumono una forma poligonale. In particolare
presentano almeno tre compartimenti o domini. Una parte sarà quella che guarda verso l’esterno o
lume dell’organo e che chiameremo compartimento apicale. Poi avremo un compartimento laterale
che è quello con cui l’elemento si mette in contatto con le cellule adiacenti, e infine il
compartimento basale con cui la cellula si mette in contatto o con altre cellule epiteliali o meglio
ancora con il connettivo che sta al di sotto cioè con la membrana basale.
Quando la cellula si pone in contatto o con l’ambiente esterno o con le cellule adiacenti o con il
connettivo sottostante, può mantenere una superficie liscia, ma è molto raro. In genere nella parte
apicale si vengono a costituire delle strutture che prendono il nome di specializzazioni di
membrana, così come sui lati, nel dominio laterale, si vengono a formare dei sistemi di aggancio
intercellulare, cioè le giunzioni, così come nella porzione inferiore si vengono a formare altre
specializziazioni di membrana oppure sistemi di connessione/giunzione che questa volta sono tra la
cellula e il connettivo che sta sotto, la matrice cellulare.
Per quanto concerne la parte apicale, in certi casi la cellula può essere assolutamente liscia, cioè
manca di specializzazioni. Gli endoteli corneali hanno cellule con forma esagonale che sulla parte
apicale non hanno che minimi ripieghi di membrana; queste cellule possono considerarsi pressoché
lisce. Questa è una cellula che presenta sulla sua superficie il primo tipo di specializzazioni di
membrana che sono le così dette micropieghe: è soltanto la membrana plasmatica che per cercare di
interfacciarsi con l’ambiente esterno si solleva a formare delle irregolarità, strutture altamente
dinamiche che cambiano la loro morfologia a seconda del momento in cui le osserviamo, quindi
non hanno delle peculiarità strutturali. Diciamo che dentro una micropiega, facendo una sezione
istologica al microscopio elettronico, troveremo ialoplasma, cioè citoplasma non strutturato.
Le altre specializzazioni, invece, devono essere analizzate una per una, cioè:
• microvilli;
• stereociglia;
• ciglia vibratili;
• chinociglia assolutamente immobili.
Il microvillo è rivestito da membrana, quindi è una specializzazione di membrana. Si forma perché
la membrana plasmatica tende a ripiegarsi su se stessa in maniera tale che ci sia a contatto con
l’ambiente esterno in uno spazio estremamente limitato la maggiore quantità di membrana. Se
immagino di avere una cellula senza microvilli sarà lunga 100, se invece ripiego la membrana in un
quinto dello spazio avrò la stessa superficie. Quindi chiaramente il microvillo serve per aumentare il
contatto con l’ambiente esterno. Guarda caso sono piene di microvilli le cellule dell’intestino, dove
si svolge quel processo che prende il nome di assorbimento intestinale. La membrana plasmatica si
solleva e all’interno del microvillo ci sono dei microfilamenti che sono costituiti da actina.
Le stereociglia sono delle estroflessioni della membrana assolutamente immobili. Le troveremo a
livello dell’orecchio. Anche in questo caso, come avviene per il microvillo, la struttura di base che
costituisce la parte interna è sempre la componente citoscheletrica dei microfilamenti di actina. Il
microvillo è corto e di microvilli ne abbiamo tanti e formano l’orletto a spazzola e formano la parte
che contatta l’ambiente. Di stereociglia per cellula ne abbiamo di meno sono più alti ma l’elemento
costitutivo di base è sempre il microfilamento di actina.
Il ciglio è una specializzazione lunga e sottile e che sia mobile si capisce dal fatto che in immagine
non presentano tutti la stessa forma, ma si trovano in momenti diversi della loro funzionalità, quindi
è in grado di compiere movimenti del tutto particolari. Se osservo una sezione trasversale di
microscopia elettronica vedrò che il ciglio ha una parte che sporge dalla cellula e una parte che
invece è fissata all’interno della cellula. Vedrò una parte libera rivestita sempre da membrana
plasmatica che prende il nome di assonema, poi all’altezza della parte apicale della cellula trovo
altre due parti una prende il nome di corpuscolo basale e quindi è unaa zona che si aggancia
all’interno della cellula e infine una terza parte ancora più profonda che prende il nome di radice
ciliare, radice del ciglio.
La parte assonemale è costituita da 9 coppie di microtubuli periferiche costituite da un tubulo a
formato da 13 microfilamenti e da un tubulo b a forma di tegola che sfrutta il tubulo a che è
completo appoggiandosi per chiudersi che si completa con l’altro tubulo. 13 filamenti per il tubulo a
e 11 per il tubulo b. sia il tubulo a che il tubulo b sono equidistanti dal centro del ciglio, sono
complanari. La coppia centrale che fa si che noi definiamo il ciglio 9+2 è avvolta da una guaina e i
microtubuli sono agganciati da strutture proteiche che formano un sistema di connessione che si
chiama ponte.
Il ciglio ha una funzione ben precisa, di muovere il liquido che c’è all’esterno della cellula.
Esempio banalissimo: se consideriamo l’apparato respiratorio, il ciglio ha la funzione di portare
all’esterno tutto ciò che viene secreto dalle nostre vie respiratorie. Ovviamente noi non ci
accorgiamo di nulla perché è un fatto che avviene a livello cellulare.
Come si muove il ciglio? Evidentemente non ha un movimento sullo stesso asse, altrimenti ciò che
porterebbe avanti lo riporterebbe indietro. Il moto, piuttosto, è simile a quello dei remi. Il ciglio fa
pria un movimento in avanti, dopo di che si ripiega su se stesso, e si risolleva e rivà in avanti. Infatti
in immagine possiamo notare una prima fase in cui il movimento del ciglio è efficiente e in cui
sposta materiale e una seconda parte che è assolutamente inefficiente.
Microvilli e stereo ciglia, sfruttavano, come elementi citoscheletrici, i filamenti intermedi. Il ciglio,
invece, utilizza la componente microtubulare.
Il discorso vale anche per il chinociglio, il quale grossomodo ha la stessa stuttura del ciglio con una
sola differenza, che nella sua parte centrale assiale manca della coppia di microtubuli, cioè è un 9+0
ed essendo tale è incapace di muoversi. Infatti ha una funzione meccanica di percezione di tensioni
e di movimenti esterni. Importante da ricordare è che il ciglio è mobile, il chinociglio è
assolutamente immobile.
Le specializzazioni di membrana sono strutture che si formano sul dominio apicale della cellula e
che vanno dalla forma più semplice, cioè le micropieghe, alla forma più complessa, cioè le ciglia.
Ognuna di queste strutture è costituita da una componente citoscheletrica: microvilli e stereociglia
da microfilamenti di actina, mentre ciglia e chinociglia da microtubuli.
Dominio laterale.
Nel dominio laterale si vanno a formare quelli che vengono definiti complessi di giunzione.
I complessi di giunzione specialmente nelle cellule cilindriche e nelle cellule epiteliali seguono una
gerarchia, un ordine abbastanza preciso.
Procedendo dal dominio apicale verso il dominio basale noi troviamo la zonula occludens che
viene anche indicata come tight junction cioè giunzione serrata/stretta, la zonula adherens, poi,
scendendo in basso con locazione altamente variabile però sempre sotto la zonula, troviamo le
maculae aderentes che prendono anche il nome di desmosomi, e poi troviamo dei particolari sistemi
di connessione ai quali gli elementi del citoscheletro non prendono parte, che sono le gap junctions
o nexus.
Le zonulae devono il loro nome al fatto che in latino la zonula è la cintura. Le zonule infatti
circoscrivono completamente la cellula. Mentre desmosomi e gap junctions sono localizzati in punti
del contatto intercellulare come punti di saldatrice.
Sia per quanto riguarda la tight che per quanto riguarda la adherens, compartecipano alla
formazione delle zonule i microfilamenti di actina. Compartecipano invece alla formazione delle
maculae, ovvero dei desmosomi, i microfilamenti di citocheratina. Quindi noi avremo una diversa
compartecipazione di elementi citoscheletrici nella formazione delle giunzioni cellulari.
La distanza tra 2 cellule è di circa 200nm, ma se si guarda la membrana in prossimità delle TJ/ZO,
non solo i 200nm si riducono, ma addirittura il foglietto lipidico esterno dell’una e dell’altra cellula
in alcuni punti tende a unirsi/fondersi. Considerando la struttura lungo tutto il perimetro della
cellula ottengo che ciò che sta a contatto con la parte apicale della cellula, rispetto a ciò che sta
sotto, cioè sotto la zonula sarà completamente separato/chiuso/sigillato. Ciò ha uno scopo
banalissimo: se il nostro organismo non avesse le zonule, si pensi ad esempio all’intestino, noi
avremmo assorbimento tra le cellule e non avremmo il controllo di ciò che assorbiremmo. Ma
invece, grazie alle zonulae e quindi grazie al sistema di chiusura, le sostanze possono passare solo
ed esclusivamente attraverso la cellula, dentro la cellula, quindi sottoposti a un controllo da parte
degli organuli cellulari.
A formare una tight sono prevalentemente alcune proteine, quali la famiglia delle claudine dalla 1