La caratteristica fondamentale del tessuto connettivo è quella di essere costituito da cellule e sostanza intercellulare

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1 generalità La caratteristica fondamentale del tessuto connettivo è quella di essere costituito da cellule e sostanza intercellulare La sostanza intercellulare a sua volta è costituita da fibre e sostanza fondamentale amorfa Il tessuto connettivo ha sede negli spazi che si trovano tra gli altri tessuti e perciò li connette tra loro concorre con gli altri tessuti a formare organi e apparati (fa eccezione il sistema nervoso dove il tessuto connettivo non è presente ed è sostituito da un tessuto specifico detto Nevroglia) In generale svolge diverse funzioni: sostegno meccanico, trofismo, difesa, riserva energetica

2 Fanno parte del tessuto connettivo: tessuto connettivo propriamente detto tessuto cartilagineo tessuto osseo sangue

3 Tessuto connettivo propriamente detto: Fibre le fibre presenti nel tessuto connettivo propriamente detto sono di tre tipi: collagene, reticolari ed elastiche le fibre collagene sono molto resistenti alla trazione: il tendine di Achille può resistere a sollecitazioni di circa 500 kg l allungamento della fibra (deformazione) è del tutto trascurabile, essendo dell ordine del 2% sottoposte all ebollizione, il calore denatura le molecole proteiche che, dopo il raffreddamento della miscela, danno origine a un gel altamente viscoso (gelatina) le fibre collagene presentano un diametro compreso tra 1 e 12 µm mentre la loro lunghezza non è quantificabile

4 aspetto istologico nelle sezioni istologiche risultano acidofile e si colorano: in rosa con l eosina in rosso con il metodo di Van Geeson in blu con la colorazione di Mallory sono debolmente PAS positive sono scarsamente argirofile nel connettivo sono distribuite in maniera casuale e assumono un andamento ondulato a meno che non si trovino sotto tensione e allora appaiono distese ogni fibra mostra una debole striatura longitudinale il ché suggerisce che sia costituita da fibre più piccole le striature longitudinali corrispondono appunto alle fibrille che presentano un diametro compreso tra 0,2 e 0,5 µm le fibrille sono a loro volta costituite da microfibrille di spessore variabile tra 20 e 150 nm. queste risultano dall associazione delle molecole di collagene

5 Microfibrille al microscopio elettronico le microfibrille, colorate con sali di Pb per la microscopia elettronica, appaiono striate trasversalmente da bande chiare e scure che si ripetono ogni nm l esistenza di questa striatura periodica, rappresenta la caratteristica fondamentale delle microfibrille, la striatura permette l identificazione delle fibre collagene al microscopio elettronico

6 composizione molecolare del collagene Il nome collagene deriva dal greco, significa generatore di colla Studi biochimici (elettroforesi, diffrattografiarx ecc) hanno permesso di studiare la struttura e la composizione le molecole di collagene (tropocollagene) hanno lunghezza di nm e spessore di 1,4 nm nei Vertebrati superiori il collagene rappresenta la proteina più abbondante, (quasi 1/3 delle proteine totali dell organismo) il collagene è una glicoproteina che si caratterizza per la ricchezza in glicina, prolina e idrossiprolina

7 composizione molecolare del collagene ogni molecola di tropocollagene è a sua volta costituita da tre catene polipeptidiche elementari (catene alfa) Il tipo di collagene più diffuso è formato da due catene identiche: alfa1 e da una catena diversa: alfa2 la sequenza amminoacidica di ognuna di queste catene polipeptidiche è costituita da 333 triplette elementari che si ripetono periodicamente Le triplette amminoacidiche più frequenti sono del tipo: Glicina prolina x Glicina-x-idrossiprolina La X è rappresentata da altri amminoacidi (alanina, arginina, ecc lisina, idrossilisina)

8 Fibrillogenesi con metodi autoradiografici è stato possibile studiare le modalità di sintesi del collagene da parte dei fibroblasti: 1) le catene proteiche (alfa) vengono allestite a livello del reticolo endoplasmatico rugoso 2) Segue l idrossilazione, l aggiunta di catene zuccherine e la formazione di triplici catene 3) l assemblaggio delle molecole di collagene nella costituzione delle microfibrille avviene all esterno della cellula

9 Sintesi delle catene alfa I geni che codificano per le catene alfa del collagene sono almeno 34 e sono indicati con il prefisso COL La trascrizione delle informazioni contenute nel codice genetico risultano nella sintesi delle singole catene polipeptidiche (catene alfa) si costituisce così una sequenza polipeptidica che prende il nome di pre-pro-collagene

10 Idrossilazione del peptide A questo punto avviene l idrossilazione della lisina e della prolina del peptide da parte degli enzimi prolil-ossidasi e lisil-ossidasi In conseguenza si producono idrossiprolina e idrossilisina che hanno il compito di agevolare i legami crociati tra le catene alfa Questa reazione enzimatica richiede vitamina C come cofattore Nella carenza di vitamina c (scorbuto) il collagene ha triplici eliche deboli

11 Glicosilazione del peptide la glicosilazione si verifica mediante l aggiunta di monomeri di glucosio o di galattosio questi di legano ai gruppi idrossilici posti sulla lisina (non su quelli della prolina) I pro-peptidi idrossilati e glicosilati si avvolgono girando verso sinistra e così tre propeptidi formano la triplice elica definita procollagene

12 procollagene Il procollagene è costituito da: una parte centrale in cui i tre peptidi sono avvolti a spirale due estremità in cui i tre peptidi rimangono sciolti, non avvolti a spirale (libere alle estremità) a questo punto il procollagene viene inserito in vescicole di trasferimento e viene traghettato all apparato del Golgi A questo livello vengono aggiunti oligosaccaridi (non più monomeri zuccherini) Successivamente il procollagene è accolto in vescicole di secrezione e riversato all esterno della cellula

13 Assemblaggio delle molecole di procollagene le parti non spiralizzate sono denominate telopeptide N (l estremità amino-terminale e telopeptide C (l estremità carbossi-terminale) la polarizzazione dei due telopeptidi permette l orientamento del procollagene (il telopeptide N si contrappone al telopeptide C) la molecola di procollagene si organizza come struttura filamentosa nell interno del fibroblasta viene poi esocitata nell'ambiente extracellulare dove si orienta grazie alla presenza dei telopeptidi Si forma una serie di molecole filamentose orientate una di seguito all altra e disposte in file parallele

14 Assemblaggio delle molecole di procollagene il fibroblasta sintetizza inoltre due enzimi che hanno il compito di allontanare i due telopeptidi (telopeptidasi: N proteasi e C proteasi) quando le molecole filamentose si sono orientate interviene l azione dei due enzimi che staccano i telopeptidi a questo punto si ottiene una molecola compiuta di collagene o tropocollagene (280 nm), molecola che presenta un aspetto lineare con un ispessimento (testa) ad un estremità In alcuni tipi di collagene non tutti i telopeptidi vengono eliminati, alcuni sono trattenuti ciò non permette il collegamento tra le molecole che compongono la microfibrilla come avviene per le fibre collagene in definitiva si formano fasci più sottili per la permanenza dei telopeptidi Nella sindrome di Ehlers-Danlos il collagene non elimina telopeptidi e non si forma correttamente

15 Stabilizzazione delle molecole Le molecole delle file adiacenti stabiliscono tra loro legami (ponti H, ponti disulfuro ecc) Infatti Lo stadio finale avviene grazie ad un enzima extracellulare la Lysyl-ossidasi Agisce su lisina e idrossilisina producendo gruppi aldeidici Tali gruppi potranno andare incontro alla formazione di legami covalenti tra le molecole di tropocollagene

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17 bandeggiatura delle microfibrille: disposizione delle molecole le microfibrille risultano quindi dall assemblaggio del tropocollagene e presentano la bandeggiatura regolare (periodo), che si ripropone ogni nm Secondo il modello più accreditato di organizzazione le molecole di tropocollagene si allineerebbero testa-coda e le singole molecole si assocerebbero tra di loro sovrapponendosi su linee parallele, sfasandosi di un quarto della lunghezza in ogni linea una molecola distanzierebbe la testa dalla coda della molecola che la precede lasciando un intervallo nello spessore delle microfibrille si alternerebbero bande di sovrapposizione di molecole e bande contenenti intervalli (zone porose) la bandeggiatura sarebbe dovuta alla colorazione della microscopia elettronica: le bande di sovrapposizione molecolare appaiono chiare (il colorante non penetra), le zone porose appaiono scure (il colorante penetra)

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19 Tipi di collagene Esistono vari tipi di collagene collageni fibrillari: i piu noti sono:» Tipo I (tendini, legamenti, derma e osso)» Tipo II (cartilagine ialina)» Tipo III fibre reticolari (stroma reticolare degli organi) collageni associati ai collageni fibrillari» Tipo IX al tipo II» Tipo X e XII al tipo I collageni a catena corta» Tipo IV, V e VII (membrane basali)

20 Fibre reticolari sono costituite da collagene di tipo III sono presenti a livello delle strutture più delicate (stroma) degli organi (ghiandole endocrine e esocrine, tessuto linfoide ecc) formano un sostegno delicato su cui poggiano le cellule tipiche di ciascun organo (parenchima) non costituiscono fasci grossolani come le fibre collagene, ma formano una rete a maglie sottili (non tutti i telopeptidi del collagene tipo III vengono allontanati) sono fortemente PAS positive e si colorano in nero con il nitrato di Argento (metodo del Bielscowscky) Queste caratteristiche istologiche sono legate al maggior contenuto in carboidrati Infatti la molecola di collagene III contiene una quantità maggiore di idrossilisina che lega residui zuccherini

21 Fibre elastiche sono presenti nel connettivo per conferire elasticità al tessuto parete delle arterie, ligamenti organi estensibili come polmoni in certi casi (parete delle arterie,) sono più numerose e costituiscono il Tessuto elastico vero e proprio (membrane elastiche fenestrate) Possono allungarsi fino ad una volta e mezzo la loro lunghezza e poi tornare alle dimensioni originarie sono sottili (0,2 1µ di diametro) e molto resistenti ad agenti chimici e fisici (digerite da elastasi, enzima prodotto dal pancreas) nel connettivo si riuniscono a formare una rete a maglie lasse non si evidenziano con i metodi usuali e si possono colorare in marrone con l orceina o in blu con la resorcin fucsina (metodo di Weigert)

22 Composizione delle fibre elastiche sono costituite da una componente amorfa: ELASTINA differisce dal collagene per il contenuto in aminoacidi (valina, alanina, desmosina e isosdesmosina) esiste in forma solubile (tropoelastina) ed insolubile (elastina = polimero di tropoelastina) La trasformazione è dovuta a lisil-ossidasi che genera gruppi aldeidici reattivi sulla tropoelastina I gruppi aldeidici reattivi formano ponti con altre lisine dando luogo a desmosina e isodesmosina una componente microfibrillare: FIBRILLINA glicoproteina che forma microfibrille di 5-10 nm di diametro Nelle microfibrille oltre a fibrillina si ritrovano proteoglicani (condroitinsolfato, dermatansolfato) e una glicoproteina (MAGP1 = glicoproteina associata alle microfibrille) Fibre Oxitalan: sonola forma immatura delle fibre elastiche Sono costituite da fibrillina che quindi si può trovare allo stato microfibrillare anche al di fuori della costituzione delle fibre elastiche Si possono trovare in forma isolata nella matrice extracellulare