EPITELI SENSORIALI. EPITELI PARTICOLARMENTE DIFFERENZIATI

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1 EPITELI SENSORIALI. EPITELI PARTICOLARMENTE DIFFERENZIATI A) EPITELI SENSORIALI Gli epiteli sensoriali sono degli epiteli di rivestimento che sono costituiti sia da cellule epiteliali di sostegno che da cellule epiteliali specializzate nella ricezione di stimoli, i quali possono provenire sia dall interno dell organismo che dall ambiente esterno. Le cellule, che sono veri e propri recettori sensoriali, sono molto eccitabili, per cui convertono le informazioni ricevute, in genere anche a mezzo di chemocettori e specializzazioni superficiali quali microvilli, in segnali che esse inviano ai centri superiori di elaborazione (da midollo spinale alla corteccia cerebrale). Gli epiteli sensoriali comprendono: l epitelio olfattivo, l epitelio gustativo, quello dell udito e dell equilibrio. Epitelio Olfattivo: Le cellule sensoriali olfattive (Fig. 1) sono, differentemente rispetto agli altri epiteli di tipo sensoriale, dei veri e propri neuroni bipolari modificati, localizzati nell epitelio che riveste la mucosa della cavità nasale. Essi sono deputati alla percezione degli odori. L epitelio olfattivo è un epitelio di tipo pseudo stratificato, sito sulla superficie della mucosa che va a rivestire la volta delle cavità nasali, accanto alla lamina cribrosa ossea. Esso comprende tre tipi di cellule: Cellule olfattive o recettori olfattivi (neuroni bipolari modificati) Cellule di sostegno di tipo cilindrico, provviste di microvilli Cellule basali, di forma grossolanamente triangolare. Le cellule olfattive sono altamente polarizzate. Esse presentano un prolungamento periferico destinato a recepire gli stimoli (dendrite) ed un assone che trasmette gli impulsi ai centri nervosi dell olfatto. Il prolungamento dendritico affiora alla superficie grazie alla quale è in contatto diretto con l esterno e presenta un rigonfiamento, da cui si dipartono una ventina di lunghi microvilli, le stereociglia olfattive, le quali rappresentano la superficie sensoriale di ricezione, che viene in contatto con i composti chimici odorosi. Le cellule di sostegno presentano microvilli apicali ed un colorito giallastro per la presenza di granuli di lipofuscine nel citoplasma e sono collegate, mediante complessi giunzionali, ai prolungamenti dendritici delle vicine cellule neurosensoriali. Le cellule basali sono cellule di tipo staminale, in grado di dare origine sia a cellule di sostegno che a cellule olfattive differenziate. L epitelio olfattivo è un neuroepitelio ricoperto da un secreto siero-mucoso prodotto dalle ghiandole presenti al di sotto della membrana basale. I composti volatili presenti nell aria inspirata diffondono nel secreto sieromucoso prima di stimolare i recettori olfattivi. Il fluire del secreto sulla superficie dell epitelio previene l accumulo eccessivo di sostanze potenzialmente dannose, umidifica l aria e favorisce l eliminazione di polveri e detriti. Il fluido sieromucoso contiene proteine in grado di legare le molecole odorose e di veicolare tali molecole ai recettori presenti sulla superficie delle stereociglia delle cellule olfattive (ricezione degli odori). Il legame tra molecola odorosa ed il recettore delle stereociglia induce la depolarizzazione della membrana della cellula olfattiva (1 neurone) e l attivazione di un potenziale di azione graduato in risposta alla stimolazione. I prolungamenti assonici rivestiti dalle cellule di Schwann formano numerosi filuzzi nervosi amielinici che attraversano la lamina cribrosa dell etmoide, penetrano nella scatola cranica per raggiungere il secondo neurone che si trova nei bulbi olfattivi. Le fibre nervose formano il nervo olfattivo, che raggiunge i centri corticali della sensibilità olfattoria dove si realizza la percezione dell odore. Altre connessioni nervose limbiche ed ipotalamiche sono responsabili delle risposte emozionali e comportamentali che si scatenano in conseguenza di determinati odori. 1

2 Disturbi nella percezione degli odori: Nell ambito dei milioni di neuroni sensoriali, ogni recettore rivela un sottogruppo di diversi tipi di odori. E probabile che esistano almeno 30 diversi tipi di recettori olfattivi in grado di percepire altrettanti diversi odori primari, dal momento che sono state individuate almeno 30 anosmìe (incapacità nel percepire un determinato odore). L anosmia può essere causata anche da traumi cranici o da tumori che comprimano i nervi olfattivi. Le cellule di sostegno, insieme al fluido sieromucoso, contribuiscono alla rimozione dei residui di molecole odorose, in quanto contengono enzimi in grado di inattivare tali molecole mediante processi di idrossilazione e glucuronidazione. Con l aumentare degli anni si osserva un declino nel numero dei recettori olfattivi e, conseguentemente, una diminuzione della percezione olfattiva. Come si dirà più avanti, l ipo-osmìa si associa sovente alla diminuzione della percezione dei sapori (ipogeusìa). Anche la semplice congestione della mucosa nasale dovuta, per esempio, ad un raffreddore, determina una eccessiva secrezione di muco e diminuzione dell olfatto. Epitelio Gustativo Gli organi sensitivi specializzati nella percezione del gusto sono localizzati nei calici gustativi (Fig. 2), distribuiti nella mucosa della lingua e del palato. I recettori gustativi, organizzati in gemme o calici gustativi, sono distribuiti in aree determinate della lingua, la cui regione dorsale presenta rilievi macroscopici di connettivo ed epidermide, chiamati papille linguali (Fig. 3), delle quali si distinguono quattro tipi: Papille filiformi Papille fungiformi Papille circumvallate Papille foliate Le papille filiformi sono appendici coniche presenti in gran parte nella parte anteriore della lingua, le cui cellule apicali sono fortemente cheratinizzate e vanno incontro a continua esfoliazione. Le papille fungiformi, disperse tra le filiformi e presenti prevalentemente nei due terzi anteriori della lingua, hanno la parte superiore di forma emisferica e presentano un asse connettivale ed un epitelio che lateralmente è provvisto di gemme gustative. Le papille circumvallate (in numero che varia da 6 a 14) sono confinate nella parte posteriore della lingua, ove formano il V linguale e sono costitutite da un epitelio pluristratificato che ai lati presenta circa 100 gemme gustative per ciascuna papilla. Le papille foliate, ben evidenti nel bambino, nell adulto sono solo rudimentali. Le gemme gustative sono quindi organi del gusto particolarmente protetti perché si trovano in posizione intraepiteliale, ai lati delle sole papille fungiformi e circumvallate, oltre che nell epitelio del palato. Morfologicamente sono pertanto formazioni ovoidali infraepiteliali costituite da cellule allungate fusiformi, disposte a doghe di botte attorno ad una piccola escavazione che si apre all esterno attraverso un poro gustativo, attraversato dalle molecole contenute negli alimenti. Sono in numero di circa 3000 nella lingua umana e hanno una vita media di circa 14 giorni. Nelle gemme gustative vengono distinti vari tipi cellulari: Cellule del gusto di tipo allungato (cellule recettoriali) Cellule di sostegno Piccole cellule basali indifferenziate (cellule staminali) Istofisiologia Le cellule del gusto sono chemiocettori in grado di rilevare quattro categorie di gusto: dolce, acido, salato e amaro. Sono provviste di numerosi microvilli sulle membrane apicali e presentano nel citoplasma vescicole contenenti neurotrasmettitori. 2

3 I recettori dei microvilli delle cellule del gusto, attivati a seguito del legame con le molecole contenute negli alimenti, inducono la depolarizzazione della membrana cellulare. Il potenziale che ne risulta induce a sua volta la liberazione dei neurotrasmettitori che stimolano le terminazioni nervose presenti al di sotto di delle cellule della gemma gustativa. Le fibre nervose sensitive fanno capo a diversi nervi cranici e trasportano l informazione gustativa alla corteccia cerebrale. La secrezione delle piccole ghiandole sierose di Von Ebner, presenti nel tessuto connettivo sottostante, deterge continuamente le papille e le gemme gustative limitando la sensazione di un determinato gusto ad un breve lasso di tempo. I gusti percepiti o sensazioni specifiche per ciascun recettore corrispondono al: dolce, amaro, salato e glutammato di sodio, al grasso (recettore per la glicoproteina CD36). La percezione è determinata dalla penetrazione della sostanza gustativa nel poro; la sostanza si lega ad un recettore (TR1 o TR2) sito sulla membrana dei microvilli di una delle cellule recettoriali, quindi si determinano modificazioni della polarizzazione della membrana che inducono un aumento della concentrazione intracellulare degli ioni calcio, favorendo così la liberazione di neurotrasmettitori che stimoleranno le terminazioni nervose collegate dalle giunzioni cito-neurali. Le sensazioni gustative sono strettamente legate a quelle del gusto e ciò è comprovato ad esempio dalla perdita di entrambe le sensibilità (ageusia ed anosmìa) con il raffreddore, come accennato sopra. Aree di sensibilità al gusto: esistono differenze sensoriali riguardo alla sensibilità primaria. Il gusto dolce e quello salato sono percepiti prevalentemente sulla punta della lingua, il gusto acido sui margini laterali, il gusto amaro sulla superficie posteriore della lingua. Le gemme gustative sono molto più sensibili ai sapori amari (una parte su un milione) e questo rappresenta probabilmente un meccanismo di protezione nei confronti di sostanze tossiche di tipo acido e nei confronti di molti potenti veleni. Già verso i 50 anni, la quantità di papille gustative diminuisce e per tale motivo negli anziani i cibi risultano spesso insipidi e meno appetibili. La riduzione della sensazione gustativa viene detta ipogeusìa, la sua scomparsa ageusìa, la sua alterazione (sia in incremento che decremento) disgeusìa. EPITELIO SENSORIALE DELL UDITO I suoni vengono percepiti a livello dell organo del Corti, formato da cellule del canale cocleare che poggiano sulla membrana basilare. L epitelio sensoriale dell udito è presente nella coclea, una struttura dell orecchio interno che, per la sua struttura a spirale, è detta anche chiocciola. La coclea, (Fig.5) è divisa longitudinalmente da due membrane, la membrana basilare e la membrana vestibolare o di Reissner da cui si dipartono tre rampe: la rampa timpanica e la rampa vestibolare (contenente entrambe la perilinfa) e la rampa media ( contenente l endolinfa). L elemento che presiede al senso dell udito è l organo del Corti (Fig. 6), posto sopra la membrana basilare e al di sotto della membrana tectoria, istologicamente è costituito da più serie di fila longitudinali di cellule capellute e da altri elementi cellulari che nell insieme comprendono: Cellule di sostegno : cellule epiteliali di Hensen, cilindriche, con funzioni di supporto, la cui porzione apicale avvolge il polo basale delle cellule capellute sensoriali. Cellule di Deiters : cellule di sostegno con porzione basale più slargata che poggia sulla membrana basale e una porzione apicale anch essa più ampia che delimita una placca. Cellule capellute esterne : cellule sensoriali di aspetto cilindrico disposte in 3-5 ordini, in numero di circa , provviste di stereociglia Cellule capellute interne :anch esse di forma cilindrica, in numero di circa 3.500, allineate in un solo ordine e che presentano nella regione apicale circa 20 stereociglia. 3

4 Pilastri interni ed esterni : disposti in un unica fila che si uniscono all apice a guisa di contrafforti e delimitano la cavità della galleria del Corti. Istofisiologia Le cellule capellute sono meccanocettori sensibili a spostamenti del liquido contenuto nella coclea. Le varie fasi che portano alla trasformazione di un onda sonora in sensazione uditiva vengono di seguito solo schematizzate: l onda sonora raggiunge, tramite il condotto auditivo, la membrana del timpano le vibrazioni della membrana del timpano vengono trasmesse alla catena degli ossicini (martello, incudine, staffa) presenti nell orecchio medio lo spostamento della staffa contro la finestra ovale, trasmette oscillazioni alla perilinfa dell orecchio interno le onde di pressione che si creano determinano vibrazioni della membrana di Reissner che a sua volta fa vibrare la membrana basilare per effetto di tali vibrazioni si creano onde di pressione dell endolinfa che permettono alla membrana tectoria di toccare le stereociglia delle cellule capellute sottostanti determinandone una distorsione. la stimolazione meccanica che ne consegue induce l attivazione del nervo cocleare che trasmette l informazione auditiva ai centri acustici corticali del lobo temporale. Alterazioni sensoriali: Lesioni delle cellule sensoriali capellute della coclea o l esposizione cronica a rumori elevati può portare a sordità neurosensoriale. La presbiacusia che è presente nell anziano, è causata da una riduzione delle cellule cigliate e dei neuroni dei gangli spirali. EPITELIO SENSORIALE DELL EQUILIBRIO. Nelle macule dell utricolo e del sacculo e nelle ampolle dei canali semicircolari sono presenti speciali recettori preposti alla percezione della posizione statica e dell accelerazione di gravità. L epitelio sensoriale che presiede al senso dell equilibrio è localizzato nell apparato vestibolare, una struttura dell orecchio interno comprendente l utricolo, il sacculo e i canali semicircolari. Gli elementi cellulari di tale epitelio sono situati nelle macule utriculare e sacculare e nelle ampolle dei canali semicircolari e sono rappresentati da cellule capellute di tipo I cellule capellute di tipo II cellule di sostegno Le cellule capellute di tipo I e II differiscono tra di loro solo per la localizzazione più o meno periferica nella macula e per la forma delle terminazioni nervose afferenti. Presentano apicalmente stereociglia e un solo lungo chinociglio. Apicalmente sono rivestite da una cupola gelatinosa costituita da uno strato mucoso in cui si trovano immersi piccoli cristalli di carbonato di calcio detti otoliti (Fig. 7). Le cellule di sostegno presentano brevi microvilli e sono prive di stereociglia. Istofisiologia Principali funzioni: I cambiamenti di posizione della testa rispetto alla gravità portano ad una diversa distribuzione degli otoliti che, distorcendo le stereociglia sottostanti, stimolano meccanicamente le cellule capellute. 4

5 Lo spostamento delle sterociglia verso il chinociglio depolarizza le cellule capellute e incrementa la frequenza degli impulsi nervosi registrabili nelle fibre afferenti; il movimento opposto le iperpolarizza e riduce tale frequenza. Gli impulsi afferenti inviano le informazioni al cervelletto e alla corteccia cerebrale fornendo una sensazione cosciente della postura e del movimento. Alterazioni: Disturbi derivanti da attività motorie non coordinate o inusuali o una eccessiva produzione di endolinfa, causano distorsioni a livello delle stereociglia dell epitelio sensoriale degli organi vestibolari e possono causare vertigini. EPITELI PARTICOLARMENTE DIFFERENZIATI Alcuni epiteli del nostro organismo vanno incontro ad una differenziazione così peculiare da alterare cospicuamente i caratteri morfo-funzionali che ci permettono di poterli classificare come tali. Difatti, per l espletamento di funzioni particolari, vanno incontro a processi differenziativi tali da renderli non riconoscibili come epiteli. Essi sono: l epitelio del cristallino, le cui cellule epiteliali originariamente cubiche si sono trasformate in prismi definite fibre esagonali appiattite, che ne permettono la funzione diottrica; i peli e le unghie, che sono dei derivati cornei epidermici e lo smalto dei denti, costituito da prismi di carbonato di calcio, risultato del prodotto di secrezione di cellule, gli adamantoblasti, che degenerano (per lo smalto vedi capitolo sui tessuti del dente). Cristallino. La lente o cristallino è una struttura trasparente che ha la forma di una lente biconvessa (Fig. 8) posta subito dietro la pupilla ed interposto fra l umor acqueo ed il corpo vitreo, tutti mezzi diottrici dell occhio. Esso ha la funzione di mettere a fuoco sulla retina il fascio luminoso delle immagini grazie al potere di accomodazione-convergenza che gli permette di variare il proprio raggio di curvatura. Nell'adulto ha uno spessore di circa 5 mm e un diametro di 9 mm; tuttavia, questi parametri possono variare. E costituito, sulla superficie anteriore, da un solo strato di cellule epiteliali cubiche (epitelio cubico semplice) e per il resto da fibre più o meno allungate. Esso è avvolto da un involucro glicoproteico e collagenico detto capsula del cristallino. Le cellule cubiche dell epitelio anteriore, specie verso la zona equatoriale della lente, elaborano proteine, le quali, accumulandosi trasformano le cellule, che si allungano e si dispongono lungo i meridiani, differenziandosi in fibre, prismi appiattiti con sei facce, unite a quelle vicine grazie ad una sostanza cementante. La porzione centrale della lente costituisce il nucleo del cristallino. La trasparenza delle fibre è dovuta alle proteine specifiche secrete. chiamate alpha-cristalline e beta-cristalline. Le proteine sono sistemate in circa livelli concentrici, con un indice di rifrazione (per le onde visibili) che può variare da 1,406 nei livelli centrali, fino a 1,386 nella corteccia della lente più densa. Con l età il potere di accomodazione-convergenza del cristallino diminuisce così che intorno ai 40 anni d età il soggetto non riesce più a mettere a fuoco oggetti di piccole dimensioni e scritti (libri, giornali etc.) necessitando di occhiali (presbiopia). La presbiopia si accentua con l età. Oggi è possibile correggerla anche chirurgicamente. A seguito di malattie o con l invecchiamento è anche possibile che il cristallino vada incontro ad opacizzazione per un processo di ossidazione delle proteine che lo costituiscono, per cui si ha la cosiddetta cataratta che oggi viene operata con metodica laser e sostituzione con cristallino artificiale. Altra alterazione della curvatura del cristallino è il cheratocono, deformazione che rende la lente di tipo grossolanamente conica nella parte centrale e riduce considerevolmente la vista, 5

6 potendosi trattare, nelle fasi iniziali con l applicazioni di lenti a contatto e, se progredisce, solo con il trapianto della cornea. Peli-Capelli Sono derivati cornei dell epidermide, accolti in parte nella cute (Fig. 9). Peli e capelli non hanno differenze se non di spessore. Ciascun pelo è situato in una invaginazione a fondo cieco che si estende nel derma sottostante, definita follicolo pilifero. Occorrerà pertanto tener distinte le strutture proprie del pelo da quelle del follicolo che lo riveste fino all emergenza. In ciascun pelo distinguiamo: -Il fusto, formato da cellule epidermiche disposte in 3 strati concentrici, definiti: 1. Midollare, presente solo nei peli più grossi, formante l asse centrale, costituita da cellule poliedriche ricche in glicogeno, granuli di tricoialina (acidofila, simile alla cheratoialina) e pigmento; 2. Corticale, parte preponderante del fusto, formata da cellule fusiformi fittamente stipate, cheratinizzate, acidofile, con nucleo picnotico, e pigmento in gran quantità. Fra le cellule compaiono spazi contenenti aria. L aumento di tali spazi e la diminuzione del pigmento che si ha con l avanzare dell età, provoca l incanutimento o canizie. I peli biondi, rispetto a quelli neri, contengono una minore quantità di granuli di melanina, laddove quelli rossi contengono melanina solo parzialmente ossidata. 3. Cuticola o Epidermicola strato sottile, formato da elementi cornificati senza nucleo, simili a squame, embricate fra di loro come le tegole di un tetto. -La radice, ha, nella parte più profonda, un rigonfiamento detto bulbo, formato da cellule disposte attorno alla papilla dermica (piriforme o a forma di lingua di fuoco) e che si connettono, da una parte con la restante parte della radice e dall altra con l epidermide della parete del follicolo (invaginata) e con la guaìna interna della radice. Quest ultima circonda il fusto del pelo subito al di sotto dello sbocco delle ghiandole sebacee ed è costituita, andando dall interno verso l esterno da: Cuticola, simile a quella propria del pelo; Strato dello Huxley, costituito da 1 a 3 file di cellule con granuli di tricoialina; Strato di Henle, formato da 1 solo strato di cellule con granuli, che all esterno aderisce all epidermide del follicolo. Lo strato profondo del bulbo che è a contatto con la papilla dermica è detto matrice del pelo costituita da cellule analoghe a quelle dello strato basale dell epidermide o progenitrici. Origine del pelo Il pelo, così come l epidermide e la ghiandola sebacea annessa in genera ai peli, hanno una origine comune da un gruppo o nicchia di cellule staminali, localizzate in un area in prossimità proprio della ghiandola sebacea e fra questa ed il pelo, definita bulge. Le cellule del bulge tuttavia non sono le uniche cellule staminali ivi presenti, in quanto sono annoverate anche i cheratinociti interfollicolari, di tipo staminale e le cellule mesenchimali della papilla dermica. Orbene, a tutt oggi non sono ben noti i meccanismi di relazione e comunicazione fra tali cellule, né la loro perfetta gerarchia nel meccanismo di differenziamento e crescita del pelo, così come dell epidermide e della ghiandola sebacea, pur se sembrerebbe che le cellule progenitrici del pelo, site nella papilla, sono guidate nella crescita dal motore delle cellule del bulge, che ne mantiene il processo di differenziamento. Altri autori hanno evidenziato che soltanto in caso di traumi le cellule staminali del bulge differenziano in cellule epidermiche. Pertanto le cellule staminali delle varie parti sembrerebbero non solo diversamente indirizzate, ma necessiterebbero, in alcuni casi, di stimolazioni specifiche e le cellule del bulge differenzierebbero prevalentemente in cellule della ghiandola sebacea. 6

7 La calvizie è la perdita dei capelli, frequente nei soggetti di sesso maschile e di razza caucasica (androgenetica), a causa sia dell attività degli ormoni androgeni, che di fenomeni vasocostrittori in loco. In corso di alcune malattie si ha alopecia ossia perdita dei capelli o dei peli spesso a chiazze (aereata). Unghie Le unghie (Fig. 10) sono differenziazioni cornee dell epidermide, presenti sulla faccia dorsale delle falangi distali delle dita di mani e piedi. Esse sono costituite da. Una lamina, quadrilatera, abbastanza trasparente, poggiante sul letto ungueale, o piano cutaneo; Il vallo ungueale, che la circonda e delimita una doccia detta solco ungueale. Il vallo ricoprente la porzione prossimale dell unghia è detta eponichio o cuticola. Il corpo costituisce la maggior parte dell unghia, mentre la radice è nascosta in gran parte dal vallo. L estremità distale non ha più rapporti con il letto. La parte opposta è detta matrice e rappresenta lo strato onicogeno che fa crescere l unghia. La parte restante del letto ungueale è detta iponichio. L unghia lascia intravedere il colore del letto ungueale, costituito dal solo strato germinativo e spinoso. In corrispondenza della radice si opaca per scarsa cheratinizzazione e disidratazione, formando la lunula. L unghia è formata da numerose lamelle cornee sovrapposte e strettamente adese l una all altra. LETTURE CONSIGLIATE 1. Greco V, Chen T, Rendl M, Schober M, Pasolli HA, Stokes N, Dela Cruz-Racelis J, Fuchs E. A two-step mechanism for stem cell activation during hair regeneration. Cell Stem Cell : Ma DR, Yang EN, Lee ST A review: the location, molecular characterisation and multipotency of hair follicle epidermal stem cells. Ann Acad Med Singapore. 2004; 33: Review. 3. Levy V, Lindon C, Harfe BD, Morgan BA. Distinct stem cell populations regenerate the follicle and interfollicular epidermis. Dev Cell. 2005, 9: Ying V. Zhang, Janice Cheong, Nichita Ciapurin, David J. McDermitt, Tudorita Tumbar Distinct Self-Renewal and Differentiation Phases in the Niche of infrequently Dividing Hair Follicle Stem Cells Cell Stem Cell, 2009; 5: