Le cellule del corpo non vivono isolate ma si organizzano a formare tessuti

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1 Le cellule del corpo non vivono isolate ma si organizzano a formare tessuti

2 I tessuti studio dei tessuti: è compito dell I STOLOGIA (dal greco istos, tela e logos, discorso).

3 I tessuti UN TESSUTO: è formato da cellule e matrice extracellulare (ECM) che è l ambiente in cui la cellula si trova immersa.

4 I tessuti: struttura Cellule: sono i mattoni del tessuto; Matrice extracellulare (ECM): è la calce che unisce i mattoni.

5 I tessuti: struttura e funzioni Cellule di uno stesso tessuto: possono costituire popolazioni anche diverse per forma, dimensioni, origine embrionale e funzioni matrice extracellulare (ECM): è formata da macromolecole più o meno organizzate tra le quali filtra il liquido extracellulare. Di volta in volta studieremo sia le diverse cellule sia le componenti della ECM che formano i vari tessuti del corpo umano in rapporto alla FUNZIONE che ogni tessuto deve svolgere.

6 Le macromolecole biologiche Una macromolecola è una molecola di dimensioni molto grandi e di peso molecolare molto elevato Le macromolecole biologiche più importanti sono: -le proteine (polimeri di amminoacidi) -i polisaccaridi (sono glucìdi complessi, come l'amido); -il DNA e gli RNA (acidi nucleici, polimeri di nucleotidi); -i lipidi semplici (es.: trigliceridi) e complessi (es.: fosfolipidi).

7 LE CELLULE UMANE Il corpo umano contiene circa ( ?) miliardi di cellule che si uniscono a formare i tessuti e più tessuti formano organi come i muscoli, il cervello, il fegato, ecc.

8 DA DOVE HANNO ORIGINE I TESSUTI DEL NOSTRO CORPO?

9 L ORIGINE DEI TESSUTI Il DIFFERENZIAMENTO CELLULARE

10 Tutte le cellule dell organismo adulto derivano da una sola cellula iniziale, lo zigote (=ovocita fecondato) IL DIFFERENZIAMENTO CELLULARE Embrione di topo A, stadio a 2 pronuclei

11 Tutte le cellule dell organismo derivano dallo zigote IL DIFFERENZIAMENTO CELLULARE Embrioni di topo a diversi stadi di sviluppo: A, stadio a 2 pronuclei; E, stadio a circa 16 cellule B, stadio a 2 blastomeri; F, stadio di blastocisti iniziale; C, stadio a 4 blastomeri; G, blastocisti espansa con zona pellucida D, stadio a 8 blastomeri; H, blastocisti dopo la schiusa.

12 SVILUPPO E DIFFERENZIAMENTO 2 43 = numero mitosi numero delle cellule risultanti Basterebbero 43 o 44 divisioni cellulari dell uovo fecondato per formare un essere umano (nel corpo umano adulto ci sono circa mld di cellule). In realtà le cellule che si formano durante lo sviluppo sono diverse tra loro e dall uovo da cui derivano (differenziamento)

13 DIFFERENZIAMENTO Tutte le cellule di un organismo derivano dallo stesso uovo fecondato per cui tutte, eccezioni a parte, devono necessariamente contenere la stessa informazione genetica. Tuttavia, le cellule spesso differiscono tanto sia per struttura sia per funzione che è difficile concepire come esse possano contenere la stessa informazione genetica.

14 DIFFERENZIAMENTO In realtà le cellule si differenziano le une dalle altre perché attivano e disattivano selettivamente geni diversi in una sequenza programmata. Tali modificazioni delle caratteristiche delle cellule, così finemente orchestrate, sono spesso irreversibili.

15 DIFFERENZIAMENTO Gastrulazione nell Anfiosso Si attua già durante lo sviluppo embrionale con la formazione dei foglietti embrionali. Da essi deriveranno tutte le cellule dell organismo. La clonazione dimostra che il nucleo non è il solo elemento responsabile del differenziamento e che i fenomeni regolatori dell attività genica sono reversibili. Perciò, va sottolineata l importanza dei segnali citoplasmatici.

16 ISTODIFFERENZIAMENTO E la progressiva organizzazione delle varie popolazioni cellulari in tessuti diversi. Una o più popolazioni cellulari con forme e funzioni anche diverse tra loro si associano a formare un tessuto. T. epiteliali, connettivali, muscolari, nervosi: sono formati dalla associazione tra le diverse popolazioni cellulari (circa 500) presenti nell organismo umano. Più tessuti formano gli organi che si associano in sistemi e apparati correlati per svolgere le funzioni vitali dell organismo.

17 LE POPOLAZIONI CELLULARI 1) cellule perenni: non si dividono nel tessuto ormai sviluppato. Es.: c. nervose, c. cardiache, ovociti. 2) cellule stabili: normalmente non si dividono, ma possono farlo in seguito a stimoli particolari. Es.: c. epatiche, fibroblasti, condrobl, osteobl., c. musc. lisce, ecc. 3) cellule labili (rinnovabili): si dividono continuamente. Es.: c. del sangue, c. dell epidermide. CELLULARE IFFERENZIAMENTO

18 MANTENIMENTO DELLO STATO DIFFERENZIATO Il differenziamento non è un fenomeno esclusivo della vita embrionale. Ad esempio, i tessuti soggetti a rinnovamento (sangue, connettivi, epiteli), hanno una riserva di cellule dette staminali (stem cells) poco differenziate che, proliferando, assicurano un apporto continuo di cellule a tali tessuti.

19 LE CELLULE STAMINALI 1. Cosa sono le cellule staminali? Sono cellule bambine non ancora differenziate, cioè che non hanno ancora assunto una funzione specifica e che si trovano nell organismo adulto (nel sangue, nel midollo osseo, nella pelle, ecc.), nel feto, nell embrione, nel cordone ombelicale. La loro caratteristica è quella di essere in grado di autorinnovarsi e di dare origine a cellule in grado di differenziare.

20 LE CELLULE STAMINALI 2. Perché sono studiate con tanto interesse? Per la possibilità di ricavarne tessuti, parti di organo o addirittura organi interi da utilizzare come pezzi di ricambio per curare malattie degenerative o lesioni, anche se per ottenere ciò bisogna passare attraverso processi molto complessi.

21 LE CELLULE STAMINALI Cellula staminale: Cellula immatura, quiescente, capace di autorinnovarsi (self-renewal) e di dare origine a tutte le popolazioni cellulari di uno o più tessuti. Se stimolata, può riprodursi in maniera accelerata e ricostituire il tessuto o i tessuti per cui è predisposta.

22 LE CELLULE STAMINALI Normalmente, da cellule staminali nascono: 1. sia nuove cellule staminali, 2. sia cellule capaci di dividersi rapidamente, ma probabilmente solo un numero finito di volte, che cominciano anche il processo di differenziamento: queste ultime costituiscono il cosiddetto compartimento di espansione del tessuto. IL DIFFERENZIAMENTO CELLULARE

23 LE CELLULE STAMINALI Le cellule staminali hanno differenti potenzialità e pertanto si distinguono: Cellule staminali totipotenti cellule staminali multipotenti cellule staminali pluripotenti

24 LE CELLULE STAMINALI Cellula staminale totipotente: Cellula capace di dare origine a tutte le popolazioni cellulari dell'organismo. Tali sono le cellule all'interno della morula o della blastocisti, cioè di stadi precoci dello sviluppo embrionale (prima settimana di sviluppo nell'uomo). IL DIFFERENZIAMENTO CELLULARE

25 LE CELLULE STAMINALI Nelle successive fasi del loro sviluppo le cellule totipotenti perdono in parte questa capacità e diventano cellule multipotenti ognuna delle quali può ancora evolvere verso molti tipi di cellule ma non verso tutti i tipi. Le cellule multipotenti formano tre strati o foglietti embrionali che sono denominati ectoderma, mesoderma ed endoderma. Dall'ectoderma avrà origine l epidermide con i capelli, i peli, le ghiandole sebacee e le ghiandole sudoripare, e inoltre formerà il sistema nervoso con il cervello e il midollo spinale. Dal mesoderma si svilupperanno il tessuto sottocutaneo, i muscoli, lo scheletro, i vasi sanguigni, i dotti linfatici, i reni, le ghiandole sessuali, il tessuto connettivo e i globuli rossi. L endoderma formerà l intestino, i polmoni e il sistema urinario. Proseguendo lo sviluppo, le cellule multipotenti diventano cellule staminali pluripotenti capaci di dare origine a più popolazioni cellulari, in generale a tutte quelle di un tessuto (ad esempio, tutte quelle del midollo osseo o tutte quelle dell'epitelio della mucosa intestinale, sia nelle ghiandole sia sulla superficie).

26 LE CELLULE STAMINALI Cellule totipotenti Cellule multi- pluri- ed unipotenti Cellule pluripotenti Cellule pluripotenti

27 LE CELLULE STAMINALI Potenza prospettica di una cellula staminale: è l insieme delle capacità di sviluppo che una cellula staminale possiede. Di regola, ad esempio, una cellula staminale del sangue potrà dare origine a cellule sanguigne, ma non a cellule del rivestimento intestinale o del sistema nervoso o dei muscoli, e reciprocamente una cellula staminale di questi tessuti potrà dare origine a cellule del medesimo tessuto, ma non di altri. Peraltro, recenti dati sperimentali suggeriscono che sia possibile una variazione della programmazione delle cellule staminali, tale che quelle provenienti da un certo tessuto possano - sotto opportuni stimoli ancora da definire con precisione - dare origine a cellule di un altro tessuto.

28 IN SINTESI La possibilità di sostituire o rigenerare parti malfunzionanti dell'organismo con nuovi tessuti ottenuti da cellule staminali ha suscitato grandi speranze, ma anche polemiche e risultati scientifici contrastanti. Le cellule staminali embrionali hanno grandi potenzialità, ma gli scienziati stentano ancora a comprenderne il funzionamento e a controllarle. Le staminali adulte sono forse più facili da utilizzare per alcuni scopi, ma la loro vera origine e l'ampiezza della loro versatilità sono ancora poco chiare. Prima di poter applicare su vasta scala terapie basate sulle cellule staminali restano da superare numerosi ostacoli, di natura sia scientifica sia politica. (tratto da Le Scienze 431/luglio 2004)

29 ISTOLOGIA Neiprossimiincontristudieremoi varitessuti del corpo umano. Tessuto=cellule e ECM. Distinguiamo 4 grandi categorie di diversi tessuti: T. epiteliali, connettivali, muscolari, nervosi. Sono formati dalla associazione delle circa 500 diverse popolazioni cellulari presenti nell organismo umano. Più tessuti formano gli organi che si associano in sistemi e apparati correlati per svolgere le funzioni vitali dell organismo.

30 La forma cellulare: IL DIFFERENZIAME NTO Alcuni esempi di cellule, appartenenti a differenti tessuti, che mostrano una ampia varietà di forme, legate anche alla diversa funzione da svolgere. CELLULARE

31 La forma cellulare: IL DIFFERENZIAMENTO CELLULARE Cellule di un dato tessuto (es.: epidermide) possono avere forma e dimensioni differenti a seconda della posizione che assumono nell ambito del tessuto stesso.

32 Epitelio pavimentoso pluristratificato non cheratinizzato (ad esempio, interno della guancia umana). IL DIFFERENZIAMENTO CELLULARE

L ORIGINE DEI TESSUTI

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