I TESSUTI CONNETTIVI. Tessuti connettivi propriamente detti; Tessuto adiposo; Sangue; Tessuto cartilagineo; Tessuto osseo. A cura di Tiziano Baroni

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1 1) 2) 3) 4) 5) Tessuti connettivi propriamente detti; Tessuto adiposo; Sangue; Tessuto cartilagineo; Tessuto osseo A cura di Tiziano Baroni

2 TESSUTO CONNETTIVO Gruppo di tessuti con caratteristiche comuni: Origine embrionale (mesoderma Organizzazione strutturale mesenchima)

3 I tessuti connettivi sono costituiti da: cellule, separate da una notevole quantità di matrice extracellulare (ECM) costituita da: fibre sostanza fondamentale amorfa solo nel tessuto osseo c è anche una componente inorganica (sali di Ca++) tessuto connettivo

4 TESSUTO CONNETTIVO Funzioni: connessione di altri tessuti, funz. meccanica (sostegno), funz. difensiva (difesa immunitaria) funz. trofica (nutritizia) vedi diapositiva seguente N.B.: in ogni tipo di tessuto connettivo sono più rappresentate alcune delle funzioni indicate

5 Scambi tra tessuto connettivo propriamente detto e tessuto epiteliale

6 Tessuti connettivi PROPRIAMENTE DETTI Popolazione cellulare eterogenea Vari tipi di fibre Sostanza fondamentale amorfa FLUIDI Popolazione cellulare tipica Fibre assenti Sostanza fondamentale acquosa LASSO Poche fibre, molte cellule DENSO Molte fibre, poche cellule SANGUE Contenuto nell apparato circolatorio LINFA Contenuta nel sistema linfatico CARTILAGINEO DI SOSTEGNO Pochi tipi cellulari Fibre e sostanza fondamentale formano matrice compatta Matrice fibrosa gelatinosa OSSEO Matrice fibrosa mineralizzata

7 T. connettivo propriamente detto (TCPD) Matrice extracellulare: composta da fibre più o meno organizzate sostanza fondamentale viscosa Cellule: Fisse o residenti Mobili o migranti In numero variabile in relazione alla situazione ambientale Funzioni delle cellule: omeostasi, riparazione, difesa, riserva di energia

8 1. ECM dei TCPD Le fibre Fibre collagene Fibre reticolari Fibre elastiche Costituite da proteine chiamate collageni Formate da proteine quali elastina e fibrillina Funzione: meccanica

9 Le fibre del connettivo: fibre collagene e fibre reticolari

10 Le fibre collagene al m.o. (ematossilina-eosina) le fibre collagene sono eosinofile

11 Le fibre collagene al m.o. (Azan-Mallory) Se colorate con Azan-Mallory, le fibre collagene assumono un colore bluastro (dovuto al blu di anilina)

12 Fasci di fibre collagene (ondulate e a decorso intrecciato) + rete di fibre reticolari (TEM)

13 I fasci, a forma di nastro, sono costituiti da un numero variabile di: FIBRE COLLAGENE Diametro: 1-12 µm Flessibili e molto resistenti alla trazione Sono quasi sempre presenti nei connettivi propriamente detti Sono componenti essenziali della cartilagine ialina e fibrosa e del tessuto osseo

14 Fibrille in sezione longitudinale Fibrille in sezione trasversale Le fibrille si risolvono in microfibrille fibrilla Le fibre (collagene e reticolari) sono costituite da un insieme di fibrille Lo spazio compreso tra fibrilla e fibrilla e tra fibra e fibra è occupato dalla sostanza fondamentale amorfa.

15 Fibre e fibrille

16 Grandezza delle fibre collagene Lo spessore di una fibra (compreso tra 1 e 12 mm) può dipendere dal: -numero di fibrille -diametro di ogni fibrilla (compreso tra 20 fino a 300 nm circa) Ogni fibrilla varia poi per: -numero di microfibrille -diametro delle microfibrille I TESSUTI CONNETT Fibra Fibrilla

17 Fibre, fibrille, microfibrille, tropocollagene

18 Immagine al microscopio a forza atomica di fibrille collagene allineate nel tendine.

19 La fibrilla di collagene - Unità di tropocollagene lunghe 280 nm; - Spazio vuoto di 36 nm tra una unità di tropocollagene e l altra 1,5nm Zona vuota (36 nm) Unità di tropocollagene (I) 280 nm Lunghezza totale

20 -Le unità di tropocollagene adiacenti sono sfasate di 67 nm (circa ¼ della loro lunghezza, 280 nm). -Presenza di una zona vuota o gap e di una zona di sovrapposizione (overlap) Zona vuota (gap) di 36 nm Zona di sovrapposizione (overlap) di 31 nm) Periodo di 67 nm Unità di tropocollagene (I) Fibrilla collagene dopo colorazione negativa (ad es. con acido fosfo-tungstico, all 1%, ph 7) Il metallo di contrasto usato in microscopia elettronica penetra negli spazi vuoti generando una sorta di immagine negativa

21 Periodicità della fibrilla di collagene Zona vuota (36 nm) Qui le fibrille sono colorate positivamente con acido fosfotungstico all 1%, ph 3,4) e poi acetato di uranile (1%, ph 4,2). Le bande scure trasversali risultano dal legame tra gli ioni metallici della soluzione con I residui laterali carichi del collagene Zona di sovrapposizione (31 nm) Unità di tropocollagene (I) 280 nm Periodo di circa 67 nm Lunghezza totale

22 Tipo I

23 Fibrille di collagene sezionate: A-longitudinalmente B-obliquamente C-tra A e B A Prolungamento di fibroblasto B C

24 Fibre collagene a decorso incrociato (cornea) TEM x

25 Fibroblasti nel tessuto connettivo lasso Colorazione Azan-Mallory

26 Due fibroblasti circondati da fibre collagene sezionate per lo più trasversalmente Notare i prolungamenti citoplasmatici che impacchettano le fibre

27 FIBROBLASTO

28 FIBROBLASTO Sintesi di fibre collagene, reticolari, elastiche, proteoglicani

29 Fasi della sintesi di collagene

30 I Fase : - sintesi della molecola immatura (procollagene)

31 II Fase: -secrezione del procollagene e assemblaggio del tropocollagene Tropocollagene Procollageno peptidasi) (Lisil-ossidasi)

32 montaggio di fibrille: collagene (a) reticolari (b) a Poi: più fibrille=una fibra Tropocollagene I b Tropocollagene III Unità di proteina tropocollagene

33 Particolare di fibroblasto che sta montando una fibrilla nascente di collagene in una sua invaginazione superficiale (recesso)

34 Fibroblasto in fase di montaggio di fibrille di collagene

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36 Elenco dei principali tipi di collagene Organizzazione molecolare Collageni fibrillari Ti po Sintetizzato da... I Fibroblasti, osteoblasti, odontoblasti II Funzione Localizzazione Resistenza alla tensione Connettivi lassi e densi, osso, dentina, cemento Condroblasti Resistenza alla compressione Cartilagine ialina e fibrosa III Fibroblasti, cellule muscolari lisce, epatociti, cellule di Schwann Contenimento di strutture sottoposte a deformazione Tessuto reticolare, vasi, tessuto muscolare liscio V Fibroblasti Co-funzione con collagene I (vedi tipo I) XI Condroblasti Co-funzione con collagene II (vedi tipo II)

37 Altri tipi di collageni IV Collageni formanti reti Cellule epiteliali Cellule endoteliali Cellule muscolari Cellule di Schwann Supporto per cellule Lamine basali in genere Cellule epiteliali Barriera filtrante di materiale in transito Membrana di Descemet della cornea Fibroblasti Collegamento tra lamina basale ed ECM stromale Derma, lamina propria delle tonache mucose Condroblasti Collegamento laterale di fibrille di tipo II Fibroblasti Collegamento laterale di fibrille di tipo I VIII Collageni di ancoraggio Collageni con tripla elica interrotta associati a fibrille (FACIT) VII IX e XI XII Cartilagine ialina e fibrosa, tendine, legamento

38 FIBRE RETICOLARI Costituite da collagene tipo III Fibre sottili (diametro 0,5-2 µm) formate da fibrille collagene di nm. le fibre reticolari non decorrono parallele ma tendono a formare una struttura a rete che sostiene le cellule circostanti. il collagene III è molto ricco di catene oligosaccaridiche: perciò sono colorabili con sali d argento (fibre argirofile*) e sono PAS positive *argirofilìa: capacità di legare ioni Ag+ ma non di ridurli (occorre un agente riducente) Presenti in quantità in: endonevrio, endomisio tessuto periendoteliale stroma degli organi ghiandolari stroma di sostegno nel midollo osseo e negli organi linfoidi (tranne il timo) tra gli adipociti nei processi iniziali di riparazione delle ferite

39 Dotto deferente Azan-Mallory Impregnazione argentica

40 Fibre reticolari in un linfonodo negli organi linfoidi le f. reticolari sono prodotte dalle cellule reticolari

41 Fibre collagene e reticolari al SEM

42 LE FIBRE ELASTICHE Azan Mallory Fibre collagene (fasci) Colorazione di Weigert- Van Gieson

43 ARTERIA ELASTICA: AORTA

44 Le fibre elastiche Microfibrille e matrice amorfa di elastina

45 FIBRE ELASTICHE Costituite da fibrillina ed elastina Sotto trazione si allungano, per riprendere poi le dimensioni di partenza Determinano la necessaria deformabilità in molti tessuti connettivi (limitata dalle fibre collagene) Abbondanti nella tonaca elastica delle arterie e nei legamenti Nel t. connettivo sono prodotte dai fibroblasti

46 L elastina rilassata ha una struttura ad avvolgimento casuale che può riassestarsi diversamente dopo uno stiramento Le molecole di elastina sono legate covalentemente in gruppi che possono stirarsi reversibilmente per poi riavvolgersi. Possono essere disposte in fibre o in foglietti.

47 Come si formano le fibre elastiche Microfibrille di fibrillina elastina Le microfibrille (diam nm) sono costituite all esterno della cellula. In seguito sono secrete le molecole di tropoelastina che si aggregano nella elastina amorfa (in azzurro). (da R. Ross e P. Bornstein).

48 Sistema delle fibre elastiche Fibre ossitalaniche: solo fasci di microfibrille di fibrillina (manca l elastina) Fibre elauniniche: l elastina amorfa è poco abbondante e sparsa tra le microfibrille Fibre elastiche: con elastina abbondante tra le microfibrille. I tre tipi di fibre sono presenti: in fasi successive di formazione delle fibre elastiche In sedi particolari (ad es.: le f. ossitalaniche nella pelle, endonervio, periodonto; le f. elauniniche tra derma papillare e reticolare (vedi avanti), vicino agli adenomeri delle ghiandole sudoripare, nell epinervio, nello strato condrogenico del pericondrio (v. avanti)

49 Parte di fibra elastica 2 elastina 1 microfibrille di fibrillina Fibroblasto: secrezione di elastina 4 elastina 5 microfibrille Prolungamento di un fibroblasto

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51 AORTA: VASO DI TIPO ELASTICO; COLORAZIONE DI WEIGERT

52 ARTERIA DI TIPO MUSCOLARE TONACA AVVENTIZIA TONACA MEDIA

53 ANOMALIE DEL TESSUTO CONNETTIVO

54 Edvard Ehlers, danese (DEN); Henry Alexandre Danlos (FRA) Sindrome di EhlersDanlos: anomalie nelle fibre collagene di tipo V (meno frequenti nel tipo I) del derma e tendini. Ipermobilità e dislocazione (lussazioni) articolari e deformazioni della pelle Iper-estensibilità cutanea Pseudo-tumori sul gomito

55 Sindrome di Marfan: alterazione della fibrillina (fibre elastiche) che porta ad una alterazione di tutti i connettivi in particolare dei vasi arteriosi. Morte a 40 anni per rottura dell aorta se non trattata

56 Sindrome di Marfan e uomini celebri Abraham Lincoln Charles de Gaulle Osama Bin Laden Le foto di Lincoln mostrano tratti fenotipici tipici della Sindrome di Marfan. Questa patologia comporta, tra le altre cose, allungamento della parte inferiore del corpo, di piedi, mani e gambe e testa caratteristicamente allungata

57 SCORBUTO Dovuto a carenza di vitamina C. Comporta: anomala sintesi di collagene; minore resistenza dei tessuti; incapacità di riparare ferite; perdita dei denti

58 esposizione alla luce solare L eccessiva esposizione al sole rimodella estesamente le microfibrille di fibrillina (che appaiono troncate). Le fibre elastiche risultano anomale e non funzionanti (cute meno elastica, comparsa delle rughe)

59 2. ECM dei TCPD La sostanza fondamentale amorfa E una struttura tridimensionale macromolecolare molto viscosa, nella quale sono immerse le cellule e le fibre. Ha una quantità variabile di acqua legata ai componenti macromolecolari. È attraversata dal liquido tessutale o interstiziale, costituito da acqua in cui sono presenti ioni, micromolecole, enzimi, ormoni. Diminuisce con l età.

60 Componenti della matrice extracellulare -Glicosamminoglicani (GAG) -Proteoglicani (un insieme di GAG uniti ad un asse proteico) -Aggregati proteoglicani-acido ialuronico (solo nella cartilagine) -Glicoproteine adesive

61 proteoglicano glycosaminoglycans I glicosamminoglicani, (GAG), sono polimeri di unità disaccaridiche ripetute formate da un amminozucchero acetilato (Nacetilglucosammina o Nacetilgalattosammina) e da uno zucchero come l acido uronico (glucuronico o iduronico) o galattosio. Possono essere presenti uno o più gruppi acidi carbossilici e/o solfati e quindi contenere cariche negative. I GAG essendo molecole polari e addirittura acide, si idratano fortemente (legano moltissime molecole di acqua) fungendo da ammortizzatori (shock absorber) o lubrificanti.

62 P R O T E O G L I C A N O o Glicosamminoglicano (GAG)

63 La sintesi e la secrezione del GAG acido ialuronico (in arancio) avviene sulla superficie cellulare ad opera della ialuronato-sintetasi -proteoglicani (in rosso: la proteina che fa da asse; in verde: le singole molecole di GAG) -se la cellula, invece di essere un fibroblasto o un osteoblasto, è un condroblasto, questo monta all esterno una super-molecola costituita da tante copie del proteoglicano detto aggrecano tenute insieme da una molecola di acido ialuronico

64 COOSO4COOSO4- COOSO4Legano H2O, ioni Proteoglicani

65 VARI TIPI DI PROTEOGLICANI

66 Sostanza amorfa: i proteoglicani

67 proteoglicano GAG Resistenza a forze di compressione proteina

68 Il dominio di una molecola di HA: Paragonare lo spazio occupato dalla macromolecola di acido ialuronico a quello di altre macromolecole di peso molecolare inferiore

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70 Interazione tra collagene (debolmente acidofilo) e proteoglicani (acidi) Fibrilla di collagene

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73 Sostanza fondamentale amorfa FUNZIONI di connessione (con altri tessuti): permette al connettivo di collegare tra loro i tessuti trofica: attraverso di essa si compiono gli scambi nutritivi e gassosi tra il sangue e le cellule dei tessuti difensiva: la viscosità è un ostacolo alla diffusione di sostanze estranee (batteri) meccanica: collega tra di loro le fibre

74 In rosa le fibre collagene e le proteine adesive In blu i proteoglicani Colorazione Alcian blu PAS

75 Glicoproteine della ECM

76 La fibronectina una delle proteine adesive può legare le integrine ma anche PG e collagene. Si crea una rete di molecole collegate fra loro in grado di regolare la adesione delle cellule alle componenti della ECM ed anche i movimenti migratori cellulari.

77 Macromolecole secrete dal fibroblasto Tipo di molecola secreta Strutture derivate Tropocollagene I Tropocollagene V Fibre collagene Tropocollagene XII Tropocollagene VII Fibrille di ancoraggio Tropocollagene III Fibre reticolari Tropoelastina Fibre elastiche Fibrillina Fibronectina Proteoglicani: Decorina Versicano Sostanza fondamentale

78 RIASSUMENDO Le famiglie di macromolecole che compongono la ECM sono COLLAGENI ELASTINA E FIBRILLINA PROTEOGLICANI E GAG GLICOPROTEINE STRUTTURALI DI ADESIONE

79 Funzioni : Componenti: - connessione di altri tessuti - fibre - sostanza fondamentale - funz. meccanica (di sostegno) - fibre - sostanza fondamentale - funz. trofica -sostanza fondamentale -funz. difensiva attiva passiva -cellule di difesa -sostanza fondamentale -fibre