Le cellule del tessuto Connettivo

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1 Le cellule del tessuto Connettivo Principi di Citologia e Istologia. Prof. Pucci, 2003

2 Il tessuto connettivo Schema esemplificato di un connettivo soffice Si classifica in: tessuto connettivo propriamente detto soffice o denso (il più ubiquitario, presente nella parete degli organi, nello stroma interstiziale, nel derma, tendini etc.) tessuto connettivo specializzato (cartilagine, osso e sangue) E formato da una matrice extracellulare e da cellule mesenchimali, che sono proprie del tessuto o migranti dal sangue. Svolge funzioni trofo-meccaniche e di controllo di molte attività delle cellule con cui viene in contatto La composizione della matrice à stata già trattata in precedenza.

3 Derivazione e correlazioni cellule connettivali ed ematiche

4 I Fibroblasti Sono le cellule predominanti del TC Producono la ECM e le collagenasi Numerosi fattori di crescita e chemiotattici Micrografia elettronica di un fibroblasto dermico

5 Macrofagi Appartengono a due categorie: 1. stazionari nel TC e 2. provenienti dai monociti del sangue Caratteristiche generali: diametro µm, nucleo irregolare, numerose pieghe della membrana, abbondanti lisosomi Formano il sistema macrofagico: cell. di Langerhans (cute), cell. del Kupfer (fegato), la microglia, gli osteoclasti,cell. dendritiche (linfonodi) Funzione Fagocitosi di batteri, cellule invecchiate o mutate, presentazione dell Ag

6 Mastociti Caratteristiche generali: Diametro µm, nucleo con grosse zolle di eterocromatina, numerose pieghe della membrana, abbondanti granulazioni con corpi lamellari, contenenti istamina, eparina, condroitin solfati, leucotrieni, interleuchine e numerosi fattori chemiotattici. Sono simili ai basofli. Recettori di superficie per FC di IgE Funzione Iniziano la risposta infiammatoria (reazione ipersensibile immediata) dopo stimolazione da sostanze allergizzanti che in seconda esposizione possono generare reazione anafilattica (spasmi bronchiali, etc) Inclusioni lamellari

7 Mastociti: la degranulazione

8 Adipociti Sono principalmente localizzati nel tessuto adiposo, dove svolgono la funzione di banca dei lipidi.

9 IL SANGUE Il sangue è un tipo di tessuto connettivo speciale formato da elementi cellulari, definiti anche elementi figurati, dispersi in una matrice fluida: il plasma. In un uomo adulto, il sangue costituisce circa 1/12 del peso corporeo e corrisponde a 5-6 litri. FUNZIONI TRASPORTO COORDINAZIONE BIOCHIMICA RESPIRATORIA DEPURAZIONE DIFESA EQUILIBRIO IDRICO-SALINO EQUILIBRIO ACIDO-BASE REGOLAZIONE PRESSIONE OSMOTICA REGOLAZIONE PRESSIONE ARTERIOSA Sul sangue si possono effettuare numerosissimi esami clinici: presenza, numero, percentuale, contenuto dei componenti cellulari (emocromocitogramma); biochimici; sierologici - immunoenzimatici.

10 Sedimentazione del sangue in presenza di anticoagulanti Plasma ca % Leucociti ~ 1% (buffy coat) Eritrociti ~ 40-45% (ematocrito)

11 Il Plasma Componenti maggioritarie Acqua 90% Proteine 6-8% (tra cui globuline, albumine, proteine di trasporto, enzimi, anticorpi, etc.) zuccheri (soprattutto glucosio), lipidi (colesterolo, trigliceridi, fosfolipidi), ormoni, amminoacidi, vitamine, sostanze minerali in forma ionica (K +,Ca ++,Cl -, Na + HCO 3, PO 4 -- ) L elettroforesi tradizionale separa le proteine plasmatiche in cinque frazioni. Ciascuna di queste contiene numerose proteine che si possono separare e identificare con le con le moderne metodiche della proteomica Albumina 2. α1 globuline 3. α2 globuline 4. β globuline 5. γ globuline

12 LE CELLULE EMATICHE Nel sangue, circolano le seguenti categorie di elementi cellulari Eritrociti /mm 3 Leucociti /mm 3 Piastrine /mm 3 Tutte le cellule ematiche derivano da un precursore staminale unico presente nel midollo osseo. Eritrociti e piastrine maturi svolgono le loro funzioni nel sangue circolante I leucociti granulari dal circolo passano al connettivo per svolgere le loro funzioni specifiche I leucociti linfoidi dal midollo passano in altre stazioni intermedie dell apparato linfatico

13 Cellula staminale

14 Eritrociti Gli eritrociti (definiti anche emazie, o globuli rossi) sono le cellule più numerose del sangue: circa 4-6 milioni /mm3. Il loro ruolo è di rifornire di ossigeno i tessuti, tramite l emoglobina, e di trasportare parte dell'anidride carbonica di scarto (parte è trasportata dal plasma). La CO2 è convertita a bicarbonato dall enzima anidrasi carbonica. Gli eritrociti sono portatori dei gruppi sanguigni, A,B,0, Rh. Nell'uomo e in tutti i mammiferi gli eritrociti maturi sono privi di nucleo e di organuli citoplasmatici, per cui l emoglobina occupa quasi tutto il volume citoplasmatico. Hanno forma di una lente biconcava, che aumenta il rapporto tra la superficie de il volume cellulare. Queste caratteristiche rendono più efficiente la diffusione dell'ossigeno. Normalmente, essi misurano 6,6-7,5 µm di diametro. Forme con un diametro superiore ai 9 µm (macrociti) o inferiore a 6 µm (microciti) si osservano in alcune patologie. I globuli rossi con forma normale (discociti) possono assumere per cause intrinseche o estrinseche, forme diverse: appiattita (leptociti), crenata, dentellata o a riccio (echinociti), a falce (drepanociti, nell anemia falciforme), uniconcova (stomatociti). In parte questo dipende da una grande plasticità della superficie cellulare che consente alle cellule di deformarsi per adattarsi al calibro dei vasi e alla velocità del flusso sanguigno. Nei vasi di piccolo calibro possono disporsi impilati come monete. Gli eritrociti hanno una vita media di 120 giorni, durante i quali utilizzano il metabolismo glicolitico e lo shunt dei monofosfati come fonti energetiche. Giunti al termine della loro vita, essi vengono trattenuti dalla milza e fagocitati dai macrofagi. Nello striscio di sangue si osserva un tappeto di eritrociti con alcuni leucociti isolati. Eritrociti Eritrociti al microscopio a scansione Striscio di sangue La membrana del globulo rosso

15 Leucociti agranulociti agranulociti I leucociti, o globuli bianchi, sono incaricati della difesa dell'organismo. Sono assai meno numerosi dei globuli rossi. La densità di leucociti nel sangue è di /mm3. I leucociti si dividono in due categorie: granulociti e agranulociti (o cellule linfoidi). Il termine di granulociti è dovuto alla presenza di granuli nel loro citoplasma. In base alle affinità tintoriali dei loro granuli, i granulociti si distinguono in neutrofili, eosinofili (o acidofili), basofili. Alle cellule linfoidi appartengono linfociti e monociti. La forma del nucleo dei vari tipi di leucocita è generalmente diversa, può presentare lobature multiple, o essere indentato o reniforme. Ciascun tipo di leucocita è presente nel sangue in percentuali relative diverse. Questo rapporto si definisce formula leucocitaria: granulocita neutrofilo % granulocita eosinofilo 2-4 % granulocita basofilo 0,5-1 % linfocita % monocita 3-8 %

16 I neutrofili Caratteristiche generali Diametro di µm. Nucleo tri-pentalobato, da cui la definizione di polimorfonucleati (PMN); le lobature aumentano con l invecchiamento cellulare Tre tipi di granuli citoplasmatici con poca affinità per i coloranti acidi e basici Recettori di superficie per FC di IgG e IgM, Selectine Nei soggetti femminili nel nucleo è visibile una struttura a forma di bacchetta, che rappresenta il secondo cromosoma X inattivato Durata media in circolo 6-7 ore Funzione In presenza di un focolaio infiammatorio, migrano dai vasi sanguigni (vedi selectine) e iniziano un intensa attività fagocitaria e antibattericida. Finita la funzione degenerano nel pus. X Rotolamento- adesione connettivo migrazione Citochine infiammatorie

17 I neutrofili Granuli primari azzurrofili= lisosomi contengono idrolasi acide catepsina G, mieloperossidasi (composti reattivi dell O - 2 ) Granuli secondari o specifici: più piccoli e numerosi, contengono fosfolipasi, lisozima, collagenasi, lattoferrina, fagocitina Granuli terziari: enzimi secreti (gelatinasi), moleocle di adesione della superficie cellulare

18 Opsonizzazione e Fagocitosi

19 Gli eosinofili Caratteristiche generali Diametro di µm.; Nucleo bilobato; Recettori per Fc di IgE. Due tipi di granuli : specifici oblunghi con un cristalloide al centro che contiene proteine basiche antiparassitarie e neurotosina, e la periferia fattori di regolazione dell infiammazione (istaminasi, leucotriene C, prostaglandine), fosfatasi acide, perossidasi, etc. azzurrofili= lisososmi Funzione Fagocitosi dei complessi Ag-Ac Antiparassitaria Secrezione di fattori di controllo dell infiammazione GS

20 I basofili Caratteristiche generali Diametro 9-10 µm di diametro; Nucleo generalmente bi-trilobato coperto dai granuli. Recettori per Fc IgE Granuli: istamina, leucotrieni (sostanze di reazione lenta anafilattica), proteoglicani solfati, eparina (anticoagulante), fosfolipasic (che agisce su fosfolipidi di membrana per generare ac arachidonico, precursore dei leucotrieni) Funzione I basofili secernono sostanze anticoagulanti, vasodilatatrici come l'istamina e la serotonina. Anche se possiedono capacità fagocitaria, la loro funzione principale è quella di secernere sostanze che mediano la reazione di ipersensibilità immediata e ritardata. Partecipano l infiammazione e ai fenomeni allergici La degranulazione

21 Monociti Diametro: µm. Nucleo reniforme, citoplasma trasparente con aspetto di "vetro smerigliato " I monociti sono precursori dei macrofagi. Sono le cellule del sangue di dimensione maggiore. Quando nel midollo osseo raggiungono la maturità, vengono immessi nella circolazione sanguigna dove permangono per ore. In presenza di un focolaio infiammatorio, i monociti migrano attivamente dai vasi sanguigni e iniziano una intensa attività fagocitaria. Il ruolo di queste cellule non si esaurisce nella fagocitosi poichè mostrano anche un'intensa attività di secrezione. Essi producono sostanze che hanno funzioni difensive, come il lisozima, gli interferoni ed altre sostanze che modulano la funzionalità di altre cellule. I macrofagi cooperano nella difesa immunitaria, espongono sulla membrana molecole dei corpi digeriti e li presentano alle cellule più specializzate, come i linfociti Th e B.

22 I linfociti I linfociti sono suddivisi in classi funzionali (B, T, NK) e sottopolazioni I linfociti circolanti hanno morfologia comune e si distinguono in base al diametroin piccoli (5µm) medi ( 8 µm) e grandi (15 µm). Nucleo rotondo, scarso citoplasma basofilo. Sono i costituenti principali del sistema immunitario che costituisce una difesa contro l'attacco di microrganismi patogeni quali virus, batteri, funghi e protisti Oltre a essere presenti nel sangue, popolano gli organi e i tessuti linfoidi, nonchè la linfa che circola nei vasi linfatici. Gli organi linfoidi comprendono il timo, il midollo osseo (negli uccelli la bursa), la milza, i linfonodi, le tonsille palatine, le placche di Peyer e il tessuto linfoide dei tratti respiratorio e digerente. Derivano dalla cellula staminale nel midollo, come le altre classi di cellule emopoietiche, ma a differenza di queste subiscono una ulteriore fase di maturazione (acquisizione della competenza immunitaria), i B a livello midollare e i linfociti T nel timo. L acquisizione della immunocomptenza corrisponde all espressione e sintesi di appropriati recettori di superficie in grado di riconoscre i diversi antigeni

23 Popolazioni linfocitarie Le cellule del sistema immunitario, in particolare i linfociti, cooperano fra loro per attivare, potenziare, precisare la risposta immunitaria. Per raggiungere tale scopo, esistono diversi tipi di linfocita, con funzioni differenti: linfociti T e B. Quando le cellule B vengono attivate, si riproducono intensamente (selezione clonale) e si trasformano in plasmacellule le quali secernono nel circolo una grande quantità di anticorpi (risposta umorale). Questi anticorpi liberi, quando incontrano microoganismi che possiedono molecole di forma complementare (epitopi), si legano ad esse formando dei complessi che li immobilizzano. In seguito gli eosinofili e altre cellule non specifiche, ma capaci di riconoscere gli anticorpi, fagocitano questi complessi. I linfociti T si dividono in quattro sottopopolazioni Tc (citotossici), Th (helpers), Ts (soppressori). NK (Natural Killer). I linfociti citotossici si riproducono intensamente quando sono attivati. Tuttavia essi non liberano anticorpi nel circolo, ma li espongono sulla loro membrana e li usano per riconoscere essenzialmente cellule del proprio organismo infettate da virus o tumorali. I linfociti citotossici uccidono le cellule rilasciando perforine, sostanze che producono lesioni sulla membrana della cellula bersaglio e ne provocano la morte per lisi osmotica (risposta cellulo-mediata). I linfociti helper sono necessari per attivare sia i linfociti B che quelli Tc i quali, pur avendo riconosciuto agenti estranei, generalmente non entrano in azione. I linfociti Th immaturi che riconoscono un autoantigene, vanno incontro ad apoptsi. I linfociti soppressori riducono l'intensità della risposta immunitaria. I Natural Killer rappresentano la componente filogeneticamente più antica del sistema immunitario e si caratterizzano principalmente per la loro attività citotossica. Oltre a uccidere virus, batteri, cellule infettate e cellule neoplastiche, questi linfociti regolano anche la produzione di altre cellule ematiche quali eritrociti e granulociti.

24 Gli anticorpi Gli anticorpi circolanti sono proddoti dalle forme attive dei linfociti B=Plasmacellule Un anticorpo è una molecola proteica (immunoglubulina Ig) in grado di legarsi a una molecola di forma complementare, definita come antigene. In base ad un meccanismo di ricombinazione di alcuni di questi geni, ogni linfocita produce anticorpi di una forma particolare e che gli è propria. I linfociti esercitano quindi un'azione specifica in quanto ciascuno riconosce soltanto l'antigene di forma complementare. Anche se ciascun linfocita è talmente selettivo da riconoscere una sola molecola, il numero di linfociti in circolo è talmente grande che essi possono riconoscere praticamente tutte le sostanze presenti nell'organismo, sia proprie che estranee. Si tratta di un centinaio di milioni di molecole diverse. Nell uomo esistono 5 classi (isotipo) di Ig: IgG: forme circolanti responsabili della risposta secondaria IgM pentameri di Ig responsabili della risposta primaria IgE presenti sulla superficie di eosinofii, basofili e mastociti IgA presenti nelle secrezioni ghiandolari IgD presenti sulla superficie dei linfociti B Durante la divisione cellulare, spesso avvengono dei riarrangiamenti nella sequenza dei geni che codificano per l'anticorpo. In questo modo, l'anticorpo delle nuova cellula assume una forma leggermente differente rispetto a quella del "genitore mitotico". Se la nuova forma si adatta meglio all'antigene, questa cellula verrà indotta a riprodursi di più. La nuova generazione di cloni è più efficiente della precedente e a sua volta può originare una varietà ancora più selettiva. Questo processo e quello di selezione clonale rendono progressivamente più efficace la risposta immunitaria. Infine, il sistema immunitario produce cellule memoria, linfociti che si disattivano, ma che sono pronti a riattivarsi in occasione di incontri successivi con lo stesso antigene. Regione che lega l antigene Fc Fab

25 Interazioni tra linfociti B e Th2 nella formazione degli anticorpi

26 Attività citotossica dei linfociti Tc mediata dai macrofagi e da Th1

27 Piastrine o trombociti Sono prodotte per frammentazione citoplasmatica dai megacariociti. Densità nel sangue: /mm3. diametro di circa 2-3 µm, Ricostruzione schematica della struttura interna delle piastrine Funzione La principale funzione delle piastrine, o, è di fermare la perdita di sangue nelle ferite (emostasi). A tale scopo, esse si aggregano e liberano fattori che promuovono la coagulazione del sangue. Fra queste c'è la serotonina che riduce il calibro dei vasi lesionati e rallenta il flusso ematico, la fibrina che intrappola cellule e forma il coagulo.

28 piastrina Lume capillare eritrocita Micrografia elettronica di un capillare dove è visibile una piastrina

29 Formazione del coagulo Prima fase: il collagene esposto in un vaso leso induce l aggregazione piastrinica Seconda fase: liberazione di fattori della coagulazione che portano alla formazione del coagulo L emostatsi è un processo complesso che implica l attivazione a cascata di una serie di enzimi, il cui ultimo target è l attivazione del fibrinogeno in fibrina che forma una rete fibrillare atta a fermare la fuoriuscita del sangue dai vasi lesi. I granuli alfa delle piastrine contengono fibrinogeno, e numerosi fattori della coagulazione. I granuli delta contengono fattori che facilitano l aggregazione piastrinica e la vasocostrizione