APPUNTI DI ISTOLOGIA ED EMBRIOLOGIAA Cura di 103010002

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1-Esame IstologicoL'istologia la disciplina scientifica che studia i tessuti vegetali e animali. una importante branca della medicina, della chirurgia, essenziale per le analisi pre e post operatorie, e della biologia. I tessuti sono tipi cellulari differenziati per forma e funzione che sono presenti solo negli animali e nelle piante. L'istologia studia la morfologia dei tessuti, e le cellule che li compongono, sia da un punto di vista morfologico che funzionale. Strumento essenziale per l'istologia il microscopio ottico, che permette l'osservazione diretta dei tessuti che si vogliono studiare. Perch tale osservazione sia possibile, tuttavia, i campioni di tessuto devono essere lavorati e trattati in vari modi: devono essere tagliati in strisce sottilissime, cos da poter essere osservati in controluce, devono essere colorati in vari modi, cos da poter essere pi facilmente riconoscibili e distinguibili, e devono infine essere trattati in modo da prevenirne la decomposizione e permetterne la conservazione per analisi successive. Un tessuto che sia stato in questo modo trattato prende il nome di preparato istologico. Per prevenirne la decomposizione, i tessuti destinati all'analisi microscopica vengono trattati tramite un processo chiamato fissazione. La fissazione resa necessaria dal fatto che, una volta asportati dall'organismo di appartenenza, i tessuti perdono rapidamente le loro propriet chimiche e fisiche, sia a causa della variazione di temperatura e di PH, sia per l'azione dei microrganismi che immediatamente attaccano ed invadono il materiale biologico. Tramite la fissazione si riesce a ritardare, quando non ad impedire, questi processi, e a questo scopo i tessuti appena prelevati vengono trattati con composti chimici quali alcoli e aldeidi, i quali, appunto, fissano le molecole presenti nel tessuto nello stato chimico e nella posizione in cui si trovano in vivo. Un altro processo molto importante ai fini dello studio cellulare l'inclusione: i tessuti biologici infatti, una volta tagliati nello spessore adatto all'osservazione microscopica perdono della consistenza necessaria al loro mantenimento. Vengono perci inseriti (inclusi) in materiali pi resistenti, che possano fungere da sostegno. Esistono diversi materiali adatti allo scopo, ma il pi usato nei laboratori la paraffina, un composto ceroso di natura lipidica. Un tessuto al microscopio non pu essere guardato cos come stato prelevato. Infatti a causa del suo spessore, il microscopio non sarebbe in grado di indagare la sua struttura cellulare. Il primo ostacolo da superare quello di rendere il campione molto sottile. Il macchinario atto a ci il microtomo. Ma per ottenere fette abbastanza sottili bisogna rendere meno molle il campione prelevato. Inoltre bisogna anche evitare di danneggiare le cellule e gli eventuali organuli. Nel suo complesso la cellula (racchiusa da una membrana plasmatica, al cui interno sono presenti vari organelli, tutti immersi nel citoplasma) abbastanza delicata. Con il processo della fissazione si evita il deteriorarsi della cellula stabilizzando definitivamente le

strutture proteiche presenti al suo interno. ovvio che una cellula fissata non pi viva. La fissazione effettuata con luso di formalina. Risolto il problema della stabilit dei vari componenti della cellula bisogna rendere questa pi dura, in modo da poter essere affettata dal microtomo. Una sostanza molto utile, sotto questo punto di vista, la paraffina, un composto apolare e quindi non immiscibile in acqua. Nella cellula fissata ancora presente tutta lacqua che essa conteneva, quindi per poter fare in modo che la paraffina entri allinterno, bisogna disidratare la cellula. La disidratazione avviene con immersioni del campione fissato in alcol a gradazione decrescente. Terminato il processo di disidratazione, linterno della cellula viene riempito con un composto apolare, lo xilolo. Tale fase, detta infiltrazione, seguita dallinclusione della paraffina. La paraffina a 60 liquida, ed a questa temperatura che viene inserita nella cellula. Il campione immerso nella paraffina liquida, viene messo in un congelatore, che abbassa la temperatura a 0 e la paraffina solidifica. A questo punto il campione pu subire la successiva fase di taglio in strisce di spessore pari ai 7m, che potranno poi essere osservate al microscopio. Un altro passaggio fondamentale per permettere lo studio dei tessuti al microscopio la colorazione; i tessuti animali, infatti, sono nella maggior parte dei casi incolori, perch costituite in gran parte di acqua e prive di pigmenti, e trasparenti, tanto da risultare pressoch invisibili al microscopio ottico. Sono state perci scoperte o realizzate, fin dalla nascita dell'istologia scientifica, una serie di sostanze coloranti, capaci appunto di colorare le cellule, o le diverse parti di una cellula, in modo da renderle immediatamente visibili e distinguibili. Al giorno d'oggi sono note moltissime sostanze di questo tipo, che possono essere divise in due grandi gruppi in base ai meccanismi con cui si legano ai diversi componenti cellulari, meccanismi che dipendono dal pH: i coloranti basici, che si legano alle molecole con pH inferiore a 7 (acide), come il DNA; i coloranti acidi, che si legano alle molecole con pH superiore a 7 (basiche), come gran parte delle proteine citoplasmatiche. Nelle analisi istologiche vengono normalmente utilizzate coppie di coloranti basici/acidi, che colorano in modo diverso le diverse parti cellulari: un classico esempio la colorazione con ematossilina/eosina, una delle pi comuni in laboratorio: l'ematossilina, basica, colora il nucleo in blu, l'eosina, acida, colora il citoplasma in rosa. Esistono comunque molti altri composti, in grado di colorare organelli cellulari anche molto specifici. Oltre ai coloranti tradizionali, negli ultimi anni hanno preso piede anche le tecniche della immunochimica per individuare e distinguere i diversi componenti cellulari: queste tecniche, che risultano molto utili per evidenziare singole classi di molecole all'interno della cellula, prevedono l'uso di anticorpi opportunamente trattati, in grado di legare e visualizzare specifiche proteine, lipidi o carboidrati. Tutti i coloranti, che normalmente vengono utilizzati, sono idrosolubili, cio si sciolgono in acqua, quindi bisogna reidratare il campione. La paraffina viene sciolta nello xilolo, e il processo di reidratazione avviene

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con bagni in alcol a gradazione crescente. Ora possibile sciogliere i coloranti osservare il preparato istologico. Ripetiamo la fasi per la preparazione di un preparato istologico: prelievo; fissazione; disidratazione; infiltrazione; inclusione; microtomia; reidratazione; colorazione.

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Tra i coloranti ricordiamo il viola-ematossilina, che si lega al DNA rendendo di color viola il nucleo, e il rosaeosina che colora di rosa il citoplasma. Dopo aver aggiunto i coloranti, il campione viene di nuovo disidratato e poi infiltrato con xilolo. Alla fine la striscia si liuta sul vetrino, cio si incolla sul vetrino per evitare che vada persa. Ora il preparato istologico pronto per losservazione. Mediamente tutto il processo di preparazione del campione dura 16 ore. In casi estremi, in cui lesito dellesame deve essere repentino, il campione viene congelato con azoto liquido e tagliato con un particolare microtomo, detto criostato. Le sezioni criostatate, piene di acqua, vengono colorate direttamente e possono essere subito osservate al microscopio. Da notare che con questa tecnica il tessuto vivo al contrario della precedente, nella quale la fissazione segnava la morte di tutte le cellule del tessuto. Con opportune tecniche anche possibile esaminare lattivit cellulare di una determinata cellula. Gli enzimi risultano essere le molecole markers pi utili. Siccome ogni enzima specifico per un determinato substrato, anche il prodotto sar legato alla presenza o meno dellenzima. Quindi dalla presenza o assenza di un prodotto si pu risalire allattivit di uno specifico enzima. Uno degli enzimi pi utilizzato in questo ambito la 5-Nucleotidasi, la cui presenza massiva, a seguito di marcatura, spesso mette a nudo la natura cancerosa di una cellula. Altre tecniche di osservazione istologica si basano sulla metallizzazione, cio la superficie della cellula viene ricoperta da un particolare metallo e bombardata da un fascio di luce. Limmagine riflessa viene catturata su una particolare superficie analizzata, ottenendo limmagine reale della cellula. possibile ottenere fette pi sottili utilizzando resina epossidica con una durezza pari a quella del vetro. Con questo metodo si ottengono strisce dello spessore di 200 . Utilizzando piombo e acetato di uranile la cellula viene colorata e bombardata da un fascio di elettroni, ottenendo cos unimmagine della sezione. Per quanto concerne i microscopi, la risoluzione e qualit variano in base al modello. I vari tipi di microscopi sono: ottico; a fluorescenza; elettronico a scansione; elettronico a trasmissione.

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2-CitoanalisiLa citoanalisi la corretta descrizione di una cellula, identificando quelle che sono le sue principali strutture e da l risalendo alla sua funzione. Per prima cos si cerca di ricondurre la forma della cellula ad una particolare figura geometrica. Possiamo identificare come probabile forma di una cellula quella: sferica; ovoidale; cubica; fusata; polimorfa.

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Successivamente si passa allosservazione della superficie della membrana cellulare, rilevando opportune irregolarit (villi o blebs, prolungamenti citoplasmatici). Con lindice nucleo/citoplasma si valuta la grandezza del nucleo rispetto al citoplasma cellulare. Fatto ci si passa ad osservare il livello di compattamento del DNA allinterno del nucleo della cellula. Se la cromatina prevalente di tipo eucromatico (chiara) vuol dire che numerosi geni sono espressi e che la cellula in una fase di intensa sintesi proteica. Se invece il tipo prevalente quello eterocromatico (scuro), allora la maggior parte dei geni sono spenti ci vuol dire che la cellula a riposo, relativamente la produzione di proteine. Sempre nel nucleo, possibile osservare delle particolari zone, i nucleoli. Il nucleolo la fabbrica di produzione dei ribosomi, quindi la presenza del nucleolo indice di attivit di sintesi proteica. Tuttavia, la presenza eccessiva di nucleoli fa presagire che il tipo di cellula che si sta analizzando sia una cellula tumorale. Terminata losservazione del nucleo, si analizzano eventuali organelli cellulari. Un forte presenza di REG, ovvero reticolo endoplasmatico rugoso, fa intuire che la cellula sia impegnata nella secrezione extra-cellulare attraverso vescicole di trasporto, che dal REG, passando per il Golgi, arrivano sulla membrana plasmatica e liberano allesterno il loro contenuto. Dalla presenza o meno del REL, reticolo endoplasmatico liscio, si comprende come la cellula sia implicata nella steroido-sintesi (sintesi di ormoni steroidei). La presenza massiva di mitocondri nella cellula indice di intensa attivit cinetica, ci di intensa attivit secretoria, o contrattile o di riassorbimento. Nel citoplasma possibile rintracciare la presenza di granuli di glicogeno, la riserva di energia a breve termine. Da ci si pu intuire di come la cellula abbia un continuo bisogno di energia per poter svolgere tranquillamente le sue funzioni. Sempre nel citoplasma possibile rinvenire delle strutture a forma di virgola, i poliribosomi o polisomi. Laspetto a virgola dovuto al fatto che pi ribosomi citoplasmatici sono interessati nel tradurre contemporaneamente lo stesso m-RNA. Si possono rinvenire anche goccioline lipidiche, altra fonte di energia per la cellula, ma anche fonte di materia prima per la steroido-sintesi. I lisosomi sono lo stomaco delle cellule. Col passare del tempo, nei lisosomi si accumula materiale indigerito, creando dei caratteristici inclusi cellulari detti lipofuscine. La presenza delle lipofuscine indice della senilit di una cellula. Infatti le cellule giovani hanno la capacit di evacuare allesterno tutto ci che i lisosomi non riescono a digerire. Ma col passare del

tempo si perde tale capacit e si formano le lipofuscine. Altra struttura da analizzare il citoscheletro, che in alcune popolazioni cellulari ha una importanza rilevante.

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3-Matrice ExtracellulareI fosfolipidi di membrana a 37 C sono mobili. A prova di ci, marcando la testa dei fosfolipidi con lANS (Anilino-8-Naftalene-Sulfonato), una sostanza fluorescente, possibile seguire lo spostamento lungo il doppio strato del fosfolipide marcato. LANS si lega alla testa del fosfolipide, che idrofila, al contrario delle due code di acidi grassi che sono idrofobe. Le sostanze idrosolubili, per potere attraversare il doppio strato, hanno bisogno di opportuni canali che ne facilitino il passaggio. Questi canali sono costituiti da proteine transmembrana che formano una regione idrofila allinterno del doppio strato. Tra le proteine canale transmembrana ricordiamo le acquaporine, proteine canale che facilitano lingresso, allinterno della cellula, dellacqua. Le acquaporine, sono una famiglia di proteine intrinseche, che si trovano nel mezzo del doppio strato lipidico di membrana e che consentono il flusso dell'acqua bidirezionalmente. Il loro peso molecolare si aggira intorno ai 36 78 Kd. Sono state identificate due famiglie di acquaporine: Acquaporine specifiche: consentono solo il trasporto dell'acqua. Il canale costituito esclusivamente da amminoacidi, i quali legano solo molecole d'acqua e gli altri ioni e molecole non passano attraverso questo canale; Acquagliceroporine: anche queste consentono il passaggio dell'acqua, a differenza delle precedenti, consentono il passaggio di glicerolo e di altre molecole neutre. La differenza sostanziale tra queste due classi di acquaporine, sta nella loro configurazione amminoacidica interna del canale. Infatti, sono presenti cinque porzioni all'interno del canale, note con il nome di P1, P2, P3, P4, P5. Ciascuna di queste porzioni, costituita da una sequenza specifica di amminoacidi (configurazione specifica del canale proteico). A seconda della sequenza, potr passare o solo acqua o acqua ed altre molecole. Sia le acquaporine che le acquagliceroporine, sono proteine, formate da dei domini transmembrana, che attraversano lo strato dei fosfolipidi. Affinch ci sia affinit tra la porzione di acquaporine che attraversa la membrana (dominio transmembrana) e la porzione lipidica della membrana, gli amminoacidi apolari che sono presenti in questa porzione, formano dei legami deboli con i lipidi. Le molecole d'acqua, attraversano l'acquaporina, per mezzo di un canale, chiamato porocanale. Il porocanale per l'acqua una struttura, formata dall'associazione di 4 subunit proteiche, unite per formare appunto il porocanale. Ogni subunit, formata da 6 dei domini transmembrana, che attraversano il doppio strato lipidico della membrana cellulare. Questi 6 domini transmembrana, sono orientati in modo particolare, cio hanno un orientamento bidirezionale e sono speculari. Nel porocanale, sono presenti degli amminoacidi che presentano dei gruppi carichi (ad esempio, come il gruppo NH3+ della catena laterale dell'asparagina), a ciascuno dei quali pu andare a legarsi la molecola d'acqua. Ciascuna ansa, costituita da amminoacidi che le consentono di assumere una conformazione elicoidale. Le acquaporine, sono presenti in tutti gli organi, ma il

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numero maggiore di acquaporine riscontrato nel rene. Il rene, oltre ad altre funzioni, l'organo deputato alla regolazione dell'osmolarit dei liquidi del corpo umano, ed per questo motivo che le acquaporine sono espresse maggiormente in questo organo. I tratti del rene deputati al riassorbimento dell'acqua sono: tubulo contorto prossimale e il tratto discendente dell'ansa di Hanle. Il tratto ascendente dell'ansa di Hanle e in parte il dotto collettore, sono impermeabili all'acqua. Prelevando un campione di linfonodo, si congela con azoto liquido per osservarlo in freeze-etching. Al microscopio il campione un sistema a due fasi: la sostanza fondamentale; il collagene.

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La sostanza fondamentale, come la malta, assorbe le forze di compressione, mentre il collagene come il ferro, scarica le forze di trazione. La sostanza fondamentale apparentemente disorganizzata ma in realt possibile rinvenire una precisa disposizione spaziale. La sostanza fondamentale costituita da proteoglicani, costituiti a loro volta da: GAGs, ovvero glicosamminoglicani; Core protein, una proteina centrale che forma lasse su cui si legano i vari GAGs.

Il sistema core protein-GAGs forma un proteoglicano. Un GAGs la ripetizione di un zucchero disaccaride di cui almeno uno sulfonato, al contrario invece di altri polisaccaridi, come il glicogeno, che sono la ripetizione di un singolo monosaccaride. I GAGs sono: Acido Ialuronico formato da acido glicuronico e glucosamina, lunico GAGs che non sulfonato; Condroitin Solfato 4, formato da acido glicuronico e galattosamina; Dermatan Solfato, formato da iduronico e galattosamina; Condroitin Solfato 6, che ha gli stessi costituenti del CS4 solo che sulfonato in posizione 6; Eparan Solfato, formato da glicuronico e glucosamina; Keratan Solafato, galattosio e glucosamina.

Tutti i proteoglicani, attraverso una link protein, sono collegati ad un filo centrale di acido ialuronico. Questa ultrastruttura ha il compito di ottimizzare la resistenza alle forze di compressione, dando un certo grado di deformabilit alla superficie senza alterarne la forma una volta che la forza di compressione ha smesso di agire. La natura a spugna dei proteoglicani da ricondurre alla presenza di ioni nelle loro subunit. Tali ioni portano con s una grande quantit di acqua, che a seguito di una compressione viene eliminata allesterno, ma viene richiamata nella sua posizione iniziale una volta terminata la compressione. Il collagene la proteina pi abbondante del nostro corpo. La fibra di collagene, visibile a occhio nudo, formata da tante fibrille. La fibrilla lunit di base e ogni fibrilla costituita da pi microfibrille. Ogni singola microfibrilla formata da nanofibrille. Una nanofibrilla costituita dallunione di tre subunit di

tropocollagene. La sintesi del collagene avviene sul RER, dove vengono fabbricate le singole catene /. Successivamente tre catene elementari vengono assemblate insieme a formare la tripla elica del collagene. Il collagene insolubile in acqua quindi le estremit terminali contengono dei peptidi di registro, che oltre ad indirizzare la tripla elica allesocitosi, impediscono anche la formazione di forze idrofobiche che potrebbero creare inclusioni cellulari. La rimozione dei peptidi di registro avviene sul lato esterno della membrana plasmatica e a questo punto si forma la molecola di tropocollagene. Nel processo di formazione della tripla elica, i residui degli amminoacidi lisina e prolina vengono idrossilati. Lidrossilazione di tali residui ha come fine quello di rendere pi stabile e forte la tripla elica di collageno. La formazione di idrossilisina e di idrossiprolina supportata da coenzimi quali l-chetoglutarato, la Vitamina C, lOssigeno e il Ferro. Una volta che la tripla elica di collageno esocitata, enzimi specifici rimuovono i peptidi di registro, e tre triple eliche di tropocollagene si uniscono a formare una nanofibrilla di collageno, costituita da circa 1000 amminoacidi. Lorganizzazione, la costruzione e la demolizione della matrice e sotto il controllo dei fibroblasti, cellule specializzate nel sintetizzare, ordinare nello spazio e demolire i vari componenti della matrice extracellulare. Col passare del tempo la nanofibrilla di collageno tende ad invecchiare, cos esistono collageni giovani e anziani. La presunta et del collageno da mettere in relazione con la presenza o meno di legami covalenti allinterno della tripla elica. Tali legami covalenti destabilizzano la struttura totale rendendola meno elastica e pi fragile. Il processo di formazione di legami covalenti incrociati, allinterno della tripla elica, detto cross linking. La probabilit che si verifichi un cross linking cresce con il passare del tempo, ma anche altri fattori, come periodi intensi di esposizione ai raggi solari, favoriscono la formazione di legami covalenti crociati e quindi portano il collageno ad invecchiare. I fibroblasti sono le cellule fondamentali del tessuto connettivo propriamente detto; la loro funzione quella di produrre le fibre e gli altri componenti della matrice extracellulare, che costituisce l'elemento di gran lunga pi abbondante del tessuto, e dalla quale dipendono le funzioni di sostegno proprie del connettivo. I fibroblasti sono generalmente di aspetto fusiforme, sebbene ne esistano variet che presentano morfologie anche molto diverse, come un aspetto stellato o tentacolare. Si trovano generalmente dispersi nella matrice da loro stessi creata, ed in molti casi sono disposti lungo le fibre. Gli autori della disposizione ordinata nello spazio dei componenti della matrice extracellulare appartengono al cosiddetto team fibroblastico, formato da: Fibroblasto, cellula che sintetizza i vari componenti della matrice; Fibrocita, cellula che monitora la situazione attuale della matrice; Fibroclasta, cellula che attiva le metalloproteasi, demolendo e rinnovando la matrice; Miofibroblasta, cellula che dispone e orienta nello spazio le varie componenti per ottimizzare al meglio le loro funzioni.

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Il telaio formato dal team fibroblastico pu andare incontro a delle progressive trasformazioni, diventando in un primo momento cartilagine e poi tessuto osseo. Cellule di funzione analoga sono presenti nei diversi sottotipi di tessuto connettivo, anche se presentano in alcuni casi peculiarit funzionali. In particolare: I condroblasti producono la matrice del tessuto cartilagineo; Gli osteoblasti producono la matrice del tessuto osseo, caratterizzata dal fatto di essere calcificata; I cementoblasti e gli odontoblasti producono la matrice nei denti.

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4-Il TendineI tendini sono strutture di tessuto connettivo denso che legano i muscoli alle ossa, a differenza dei legamenti che sono strutture fibrose che legano tra loro due ossa. Dal punto di vista biomeccanico vengono divisi in tendini di ancoraggio e tendini di scorrimento. Questi ultimi sono provvisti di una guaina (guaina tendinea o sinoviale) che li protegge durante la loro attivit. Il tendine un potente cavo che lavora scorrendo allinterno di una guaina di protezione: il paratenion. Il paratenion, al suo interno, rivestito dalla sinovia. Il tendine un composito, cio costituito da matrice proteoglicanica, collagene ed elastina. Tale miscela permette al tendine di resistere sia a forze di compressione che di trazione. Il tendine risulta essere compartimentalizzato. Se si osserva la sezione di un tendine si possono notare le seguenti zone: Epitenio, la zona pi esterna che avvolge lintero tendine; Peritenio, zona intermedia, interna allepitenio; Endotenio, la zona costituita dal raggruppamento di pi fibrille di collageno.

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Quindi, partendo dallinterno, avremo che il peritenio circonda ogni singolo endotenio, e tutto ci compreso dallepitenio. Lunit di base del tendine la fibrilla e il peritenio raggruppa pi fibrille di collageno. Le popolazioni cellulari del tendine prendono il nome di tenociti. Il team di tenociti formato da: Epitenociti OUT, addetti alla lubrificazione del tendine, tramite la produzione di lubrificanti per ridurre al minimo lattrito tra epitenio e paratenion; Epitenociti IN, cellule addette alla demarcazione, ovvero stabiliscono i corretti confini delle varie zone del tendine, evitando crescite anormali e disastrose, al fine della corretta funzione del tendine; Peritenociti, addetti alla costruzione del tendine; Endotenociti, addetti alla manutenzione del tendine.

Al microscopio possibile notare la presenza dei tenociti nel tendine. Il numero di tenociti diminuisce con let, quindi un tendine giovane avr un numero maggiore di tenociti rispetto ad un tendine pi anziano. La densit cellulare per mm3 decresce con let, divenendo circa un quarto intorno ai 25 anni e continuando a diminuire ancora. Al contrario, invece, larea della sezione trasversale, in mm2, del tendine aumenta di circa 8 volte nei primi 25 anni di vita, per poi stabilizzarsi e decrescere in et tarda. I tendini invecchiano precocemente a causa della stabilizzazione molecolare. Sia la sintesi di collageno, che la produzione di proteoglicani, sono strettamente correlati. Linterazione matrice-collageno di grande importanza al fine del corretto funzionamento del sistema. Eventuali squilibri nella miscela di composizione possono causare dei seri danni a livello strutturale e funzionale. Il tendine lega un muscolo allosso, e la struttura del tendine resa

ancora pi elastica dalla presenza della proteina elastina. L'elastina una proteina costituente il tessuto connettivo che elastica e permette a molti tessuti dell'organismo di tornare alla loro forma originaria dopo essere stati sottoposti a forze di stiramento o di contrazione. L'elastina un costituente fondamentale della pelle, conferendole la caratteristica risposta elastica quando il tessuto sottoposto a tensioni meccaniche. L'elastina principalmente composta dagli amminoacidi glicina, valina, alanina e prolina. Strutturalmente formata da molte molecole di tropoelastina, idrosolubile e con massa molecolare di circa 70.000 dalton, legate da legame covalente formatosi in seguito a reazione catalizzata da lisil ossidasi. Il prodotto finale consiste in un voluminoso composto insolubile con resistenti legami cross-linked. In percentuale un tendine costituito da: 80% collagene, tipo I, II, V, VI; 3% elastina; 1% proteoglicani, Keratan Solfato (KS), Dermatan Solfato (DS), Condroitin Solafato (CS).

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Per evitare attriti che possano rovinare le superfici di contatto, il tendine immerso in un fluido. Il tendine si ancora allossa tramite giunzioni muscolo-tendinee e allosso tramite giunzioni osteo-tendinee. Nelle giunzioni e lungo il tendine possibile rinvenire alcune peculiari popolazioni cellulari, atte a supervisionare lintegrit del tendine e intervenendo, con opportuni segnali, ad evitarne la rottura. Le cellule atte a tale compito sono: Cellule del Golgi, presenti nella giunzione muscolo-tendinea, misurano lintensit dello sforzo onde prevenire la separazione del tendine dal muscolo; Cellule di Ruffini, presenti in ambo le giunzioni e misurano il grado di allungamento del tendine onde evitarne la rottura; Cellule del Pacini, presenti nella giunzione osteotendinea, misurano laccelerazione in loco e controllano che il tendine non si stacchi dallosso; Cellule Pain o del dolore, presenti lungo tutto il tendine, atte a segnalare eventuali malfunzionamenti onde prevenire la totale compromissione del tendine. Tutte queste cellule monitorano contemporaneamente la situazione interagendo tra di loro. Solo in casi estremi si attivano le cellule del dolore causando sensazioni spiacevoli, onde evitare la totale compromissione della struttura. Un tendine pu allungarsi, ma lallungamento eccessivo potrebbe indebolire la struttura e causarne la rottura. Infatti raggiunto un punto di stiramento limite, detto set-point, il tendine non pi in grado di sopportare la forza di trazione e pu strapparsi. Il punto di set-point definito geneticamente, ma pu essere modificato con lallenamento, droghe, etc Un continuo allenamento porta alla sintesi di maggiori quantit di proteoglicani e collagene e di conseguenza la sezione trasversale del tendine aumenta. Un periodo di disuso, al contrario, fa diminuire la sezione trasversale.

Normalmente lungo la catena respiratoria viaggiano 4 elettroni, che alla fine saranno accettati dallossigeno e si avr la formazione di due molecole di H2O. Questo continuo trasferimento di elettroni ha come fine ultimo la sintesi di ATP, la moneta energetica della cellula. Tuttavia se viene trasferito un solo elettrone, questi in grado di unirsi a qualunque molecola, inducendo la formazione di legami forti intermolecolari, come il legame covalente. Tali legami possono alterare la funzione di una proteina causando dei seri danni. Lenzima superossido dismutasi (SOD) cattura lelettrone lo intrappola costruendo una molecola di perossido di idrogeno, H2O2, altamente instabile alle condizioni cellulari. Il perossido di idrogeno viene trasformato, ad opera della Perossidasi GSH, in acqua. Se lungo la catena degli elettroni viaggiano 3 elettroni, alla fine pu crearsi un composto altamente instabile che subito si scinde in acqua e ione idrossile (OH-). Il radicale ossidrile R-OH molto reattivo e micidiale, ma non lunico radicale a formarsi. Gli organismi aerobici, scegliendo come accettore finale della catena respiratoria lossigeno, vanno incontro ad una graduale formazione di radicali liberi come: RO, alcossi radicali; ROO, perossi radicali; ROOH, idroperossidi.

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I ROS, cio i radicali dellossigeno, sono molto reattivi, ovvero possono legarsi a qualunque proteina, destabilizzandola. Il punto di set-point di un tendine si abbassa in seguito allaumento della concentrazione di ROS. Sono i ROS i maggiori responsabili dellinvecchiamento del collageno, e della destabilizzazione della tripla elica, rendendo la struttura meno deformabile e pi fragile. Per contrastare lazione distruttiva dei ROS, in natura esistono delle sostanze in grado di neutralizzarli. Tali sostanze prendono il nome di scavanger, ovvero anti-ossidanti. Gli antiossidanti sono molecole che rallentano o prevengono l'ossidazione di altre molecole. L'ossidazione una reazione chimica che trasferisce elettroni da una sostanza ad un ossidante. Le reazioni di ossidazione possono produrre radicali liberi, responsabili dell'avvio di una reazione a catena che danneggia le cellule; gli antiossidanti terminano queste reazioni a catena intervenendo sui radicali intermedi ed inibendo altre reazioni di ossidazione facendo ossidare se stessi. Come risultato, gli antiossidanti sono spesso agenti riducenti come tioli o polifenoli. Anche se le reazioni di ossidazione sono fondamentali per la vita, possono essere altrettanto dannose; perci, piante ed animali mantengono complessi sistemi di molteplici tipi di antiossidanti, come glutatione, vitamina C e vitamina E, cos come enzimi quali catalasi, superossido dismutasi e varie perossidasi. Livelli troppo bassi di antiossidanti o di inibizione degli enzimi antiossidanti causano stress ossidativo e possono danneggiare o uccidere le cellule. Cos come lo stress ossidativo stato associato alla patogenesi di molte malattie umane, cos l'uso degli antiossidanti in farmacologia stato intensamente studiato, in particolare nei trattamenti dell'ictus e delle malattie neurodegenerative; ma non si sa se lo stress ossidativo sia la causa o la conseguenza di queste malattie. Gli antiossidanti sono largamente usati come ingredienti negli integratori alimentari con la speranza di mantenere il benessere fisico e prevenire

malattie come cancro e cardiopatie coronariche. Anche se alcuni studi hanno suggerito che l'integrazione di antiossidanti ha benefici sulla salute, molti altri studi di ricerca medica non hanno rilevato alcun beneficio per le formulazione testate, mentre un eccesso di integrazione pu occasionalmente risultare dannoso. Le patologie associate al tendine sono collegate ad una cattiva organizzazione della matrice extracellulare, oppure ad una errata composizione della matrice, oppure ancora dalla mancata collaborazione del team tenocitico. Il tendine in grado di autoripararsi. A seguito di un danno, i detriti presenti nella zona lesionata vengono rimossi. Migrazioni di nuove cellule e neosintesi di matrice portano alla guarigione. Gli epitenociti migrano e raggiungono la zona lesionata, dove fagocitando detriti e cellule morte, determinano unarea da riempire. Larea viene colonizzata da peritenociti e endotenociti che sintetizzano collagene e matrice. I tenociti, in caso di un danno del tendine, da resting diventano activated. In base al paradigma dellintrinsic repair di Gelbermann, il tendine possiede tutti i meccanismi per una autoriparazione, tuttavia, un tendine riparato recupera solo parzialmente le sue principali caratteristiche fisico chimiche, quindi meno resistente. Un tendine riparato possiede pi collagene, ma soprattutto possiede collageno con numerosi crosslinks, quindi molto pi rigido. Gli obbiettivi di una tendo-integrazione sono: Ridurre il danno; Regolare la riparazione; Ripristinare la funzione; Ottimizzare la funzione.

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Ritornando agli scavanger, la Vitamina C uno di questi. L'acido ascorbico o vitamina C un monosaccaride antiossidante che si trova sia negli animali che nelle piante. Negli umani non pu essere sintetizzato e deve essere introdotto con la dieta. Molti altri animali sono in grado di produrre questo composto nei loro corpi e non ne hanno bisogno nella loro dieta. Nelle cellule, viene mantenuto nella sua forma ridotta per reazione con glutatione, che pu essere catalizzata da proteina disulfide isomerasi e glutaredossine. L'acido ascorbico un agente riducente e pu ridurre e di conseguenza neutralizzare le specie reattive dell'ossigeno come il perossido di idrogeno. Tale vitamina, oltre a svolgere la funzione di stabilizzare la tripla elica di collagene, ho una duplice funzione anti-ROS: funzione anti-ROS diretta, ovvero la Vitamina C elimina direttamente i ROS; funzione anti-ROS indiretta, ovvero la Vitamina C stimola la sintesi di Perossiderossina (PRDX5), un agente anti-ossidante. Esistono tre tipi di cartilagine: Cartilagine Ialina, ovvero la cartilagine articolare, che riveste le superfici ossee o capi articolari, per evitarne il consumo per attrito. Se la cartilagine ialina si consuma, il capo articolare va incontro a processi di artrosi. La popolazione cellulare della cartilagine il condrocita, che risiede in appositi loculi, detti lacune. Il sistema lacuna-condrocita prende il nome di condrone;

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Cartilagine Elastica, la cartilagine che forma i padiglioni auricolari. Componente presente in quantit massiva in questo tipo di cartilagine lelastina, che dona maggiore elasticit e resistenza alle trazioni;

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Cartilagine Fibrosa, che costituisce la parte cartilaginea del naso e i dischi intervertebrali.

Il disco intervertebrale formato da un nucleo polposo avvolto da una fascia continua di collagene, chiamato anello fibroso, a m di cassino. Le fibre di collageno hanno orientamento diverso per potere scaricare nel migliore dei modi eventuali forze di trazione provenienti da direzioni diverse. Nella fascia di collageno vi sono i condrociti. I gruppi isogeni sono gruppi di condrociti che hanno avuto origine da una stesso condrocita capostipite. In base alla loro disposizione nello spazio i gruppi isogeni possono essere: Assiale, se si dispongono uno in fila allaltro; Radiale, se si dispongono circolarmente.

Visto al microscopio, il condrocita ha una forma circolare, con blebs. Particolare caratteristica la presenza di granuli di glicogeno, PAS + (Acido Periodico di Schift), nel citoplasma. La reazione PAS (acido periodico - reattivo di Schiff) una reazione istochimica che evidenzia colorando in rosso magenta componenti tessutali contraddistinti da gruppi glicolici o aminoidrossilici adiacenti. I componenti maggiormente evidenziati da questa tecnica sono quelli glucidici del glicocalice, della membrana basale, della mucina e dell'eparina. Tuttavia alcuni glucidi (in particolare alcuni GAG acidi o solforati) non vengono evidenziati poich la presenza di gruppi carbossilici o solforici pu bloccare la reattivit dei gruppi glicolici nella reazione PAS (per evidenziare questi composti in genere utilizzato l'Alcian Blu al posto della reazione PAS). La colorazione PAS + dei condrociti avviene perch la cartilagine non vascolarizzata, quindi i condrociti hanno la necessit di conservare grandi quantit di glicogeno per poterlo poi utilizzare per la produzione di metaboliti. Il disco intervertebrale in grado di far compiere a due vertebre particolari movimenti, come la flessione, lestensione e linclinazione. I dischi intervertebrali durante il giorno vengono schiacciati dal peso corporeo assottigliandosi, cos al mattino si leggermente pi alti rispetto a tutto larco della giornata. Quando il disco intervertebrale tende ad uscire dalla proprio sito di alloggiamento, si ha unernia discale. Il dolore causato dallincontro del disco erniante con la radice di un nervo. Lorigine dellernia anche dovuto al cambiamento dei costituenti del nucleo polposo. Tale sostituzione porta ad una perdita di elasticit del nucleo diminuendo anche il fattore di compressibilit. Cos per poter bilanciare forze di compressione, il disco, che non pu pi deformarsi, slitta dalla sua posizione originale e ernia.

5-La CartilagineI capi articolari sono rivestisti da cartilagine ialina, la quale ha il compito di evitarne leccessiva usura. Tuttavia tali cartilagini vanno incontro ad un precoce processo di deterioramento che prende il nome di artrosi. L'artrosi (o osteoartrosi) una malattia a carico delle articolazioni, soprattutto della colonna vertebrale e delle ginocchia, che colpisce la cartilagine, provocando lesioni degenerative della stessa (osteofiti). A differenza dell'artrite (che un processo infiammatorio), l'artrosi un processo degenerativo. Si manifesta inizialmente con lesioni involutive delle articolazioni (perdita della cartilagine che riveste i capi articolari): causate o da sovraccarico o dall'attivit di enzimi che attaccano la cartilagine. I condrociti (cellule che producono il tessuto cartilagineo) diminuiscono e i detriti che si formano per la degenerazione del tessuto vengono fagocitati dai macrofagi. L'opera di questi ultimi avviene con il rilascio di sostanze che producono un'infiammazione locale che danneggia ulteriormente la cartilagine fino alla totale scomparsa. Si hanno quindi modificazioni del tessuto osseo circostante, osteofitosi periarticolari (generazione di osteofiti, escrescenze ossee anomale), distrofie, sclerolipomatosi periarticolari. L'artrosi pu essere localizzata e generalizzata. Nel primo caso dipende da fattori specifici della zona colpita, come traumi e malformazioni, mentre nel secondo caso causata da un complesso di fattori non tutti perfettamente identificati: senescenza dei tessuti, alterazioni endocrine, fattori di sovraccarico articolare come l'obesit e disturbi metabolici di vario tipo. propria dell'et avanzata (colpisce l'80% delle persone con pi di sessantacinque anni), ma pu interessare anche soggetti relativamente pi giovani, e si manifesta con una notevole riduzione della funzionalit dell'articolazione. L'artrosi inizialmente caratterizzata da dolori lievi, pi frequenti nelle ore che seguono il risveglio e in quelle che precedono il riposo. Il dolore non deriva dall'articolazione (che priva di terminazioni nervose), ma dall'infiammazione della membrana sinoviale, da stiramenti dei legamenti e della capsula, da microfratture ossee ecc. I sintomi si acuiscono con il progredire della malattia, provocando sofferenza ininterrotta e riduzione o inibizione delle capacit motorie. Il trattamento varia in relazione all'articolazione interessata e allo stadio raggiunto dalla patologia. A occhio nudo la superficie articolare appare liscia come una palla da biliardo. Ma successivi ingrandimenti rilevano lesistenza di una superficie scabra, piena di irregolarit. Ingrandimenti successivi marcano lesistenza di vere e proprie montagne, valli, insenature. La superficie ingrandita della cartilagine ricorda molto quella lunare con i suoi mari e crateri, tanto vero che si parla di paesaggi ialini, proprio per sottolinearne la peculiarit. Facendo una sezione trasversale di un capo articolare, si possono notare tre zone distinte: La lamina splendens, lo strato che non c; La cartilagine vera e propria;

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Losso sub-condrale.

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La lamina splendens il frutto della precipitazione dei vari componenti del liquido sinoviale. Questi detriti si addensano sulla cartilagine formando una pellicola irregolare atta a proteggere la cartilagine sottostante. La cartilagine un composito, cio resiste bene alle forze di compressione, trazione e taglio. Analizzando nei dettagli la struttura della cartilagine, si nota che formata in gran parte da matrice extracellulare, quindi proteoglicani e collageno. La peculiarit la disposizione ordinata nello spazio del collageno, che forma delle arcate, molto utili per lo scarico delle forze. Tali arcate prendono il nome di isostatiche di Benninghoff. A tutto ci, dal punto di vista cellulare, presiede il condrocita. La struttura del condrocita ha per anni affascinato studiosi e ricercatori. Il condrocita avvolto da una serie di strati di collageno impermeabili, che lo isolano dallambiente esterno, quindi dalla matrice. Tali strati formano una sorta di gabbia in cui il condrocita intrappolato dentro. Il sistema strati-condrocita, prende il nome di condrone. Ogni condrone risiede in una lacuna. I condroni si possono disporre singolarmente, oppure in coppia, oppure multipli, uno in fila allaltro lungo le isostatiche. I condrociti sono i produttori della matrice extracellulare. Ma siccome ogni condrocita circondato da una gabbia di collagene impermeabile a lungo ci si interrogati sulle modalit di scambio di prodotti e metaboliti. Recenti studi, hanno messo in evidenza lesistenza di pori sulla gabbia. Questi pori, in fase di riposo sono chiusi. Durante periodi di attivit, questi posi si aprono, facendo uscire allesterno tutto ci che viene sintetizzato dal condrocita. Tale fase prende il nome di sistole secretoria. Il ritorno allo stato di riposo genera una corrente di risucchio che porta allinterno del condrone eventuali sostanze nutritive. Tale fase detta diastole secretoria. Come accennato prima, il movimento a far aprire la gabbia. Il condrocita si sposta allinterno della gabbia e durante questo spostamento in grado di regolare lespressione di particolari geni. Lo spostamento nello spazio ammortizzato da una serie di molle proteiche che sostengono in condrocita allinterno della gabbia. A seguito dello spostamento, il condrocita in grado di capire quando il momento di esocitare i propri prodotti allesterno, a seguito di una sistole, quando assorbire metaboliti dallesterno nella fase di diastole, oppure quando fermarsi nella propria attivit (fase di resting). Infine il condrone dotato di un ciglio, che funziona a m di sensore meccanico e informa la cellula sul suo stato posizionale nello spazio. Per matrisoma si intende il sistema formato da condrocita e molecole correlate. Il matrisoma sottoposto ad una costante revisione. Tale revisione possibile grazie alla presenza, in matrice, delle metalloproteasi. Ogni 20 giorni vengono rinnovati proteoglicani, glicoproteine e acido ialuronico, mentre ogni 3 anni viene rinnovato il collagene. Le metalloproteasi (MMP) sono gi presenti nella matrice unite al TIMP, linibitore delle MMP. In questo modo le MMP sono innocue. Allarrivo di una particolare tipo di molecola segnale, il TIMP viene rimosso dalle MMP, che vengono attivate. La riunione di TIMP con MMP blocca di nuovo lazione demolitrice delle MMP. I capi articolari sono avvolti da una borsa, detta borsa sinoviale. La sinovia formata da due popolazioni cellulari:

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Il Sinoviocita A, o analizzatore, il cui compito quello di monitorare costantemente lambiente presente allinterno della borsa;

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Il Sinoviocita B, o sintetizzatore, che sotto il controllo del sinoviocita A, produce acido ialuronica a densit variabile.

La Barriera Emato-Sinoviale (BES), evita che il sangue possa raggiungere linterno della borsa, ma allo stesso tempo favorisce la diffusione dei metaboliti utili alle cellule. La BES costituita da 3 livelli di protezione: I livello, formato dal capillare stesso; II livello, formato dal collageno; III livello, formato da acido ialuronico ad alta densit.

Nella BES vi sono molte giunzioni nervose, la maggior parte delle quali sono nocicettive. Infatti si ritiene che oltre l80% di terminazioni nervose siano terminazioni nocicettive. Il liquido sinoviale un liquido pseudoplastico non newtoniano, ovvero la densit di tale liquido varia in funzione della temperatura. Il liquido sinoviale una miscela di lubrificazione, costituita da: Surfactanti; Acido ialuronico; Lubricine.

Un modello di come tali componenti possano essere organizzati il modello a SAPL film, ovvero Surface Active Phospho-Lipid. Il biofilm elasto-idro-dinamico formato da lubricine collegate insieme da acido ialuronico. Tale sistema forma una pellicola biologica ripiegata su se stessa, in questo modo si evita che i capi articolari entrino in contatto al momento dellazione. I processi artrosici sono degenerazioni naturali della cartilagine ialina. Al microscopio, la superficie di una cartilagine artrosica manca di condrociti, ovvero questi sono tutti morti. Lorigine di un processo artrosico pu essere di varia natura: Collasso strutturale della tensostruttura; Forza non neutralizzata; Cedimento strutturale; Insufficienza condrocitaria.

La prima componente a venir meno la matrice. A seguito di ci la lamina splendens prima si addensa, poi si scheggia, e infine si dissolve. Alla scomparsa della lamina splendens si aggiunge la graduale diminuzione del numero di condrociti presenti. Sui layers superficiali si notano dapprima delle fessurazioni, che con landare del tempo diventano sempre pi grandi, formando cos fenditure. Lo stadio successivo la comparsa di macrofenditure o faglie, che si addensano, disallineano e alla fine si staccano dalla superficie (Spreading) formando dei frammenti che vagano nella capsula sinoviale. Le isostatiche di Benninghoff tendono mano a mano a rovinarsi. I condrociti sotto stress vanno incontro a processi apoptotici lasciando vuote le lacune. I Debris

sono frammenti di cartilagine che si staccata dalla superficie e che vaga allinterno del liquido sinoviale. Sono i debris a generare il processo infiammatorio che porta al dolore. Il sinoviocita A nota la presenza di frammenti allinterno della borsa, una situazione del tutto fuori dalla normalit. Tale cellula induce il sinoviocita di tipo B a secernere altro liquido sinoviale. Tale azione innesca una cascata di processi che ha come risultato unico quello di dare origine alla flogosi e al dolore. Il tessuto osseo una modificazione del tessuto cartilagineo. Il tessuto osseo un tessuto caratterizzato da una notevole durezza e resistenza. Istologicamente, un tipo particolare di tessuto connettivo, costituito da cellule disperse in una abbondante matrice extracellulare, costituita da fibre e da sostanza amorfa di origine glicoproteica; questa ha la peculiarit di essere inoltre calcificata, ovvero formata anche da minerali. Il tessuto osseo forma le ossa, che concorrono a costituire lo scheletro dei vertebrati, svolgendo una funzione di sostegno del corpo, di protezione degli organi vitali (come nel caso della cassa toracica) e permettendo, insieme ai muscoli, il movimento. Losso costituito da: Osso compatto, organizzato in lamelle; Osso spugnoso, presente allinterno dellosso compatto e sede del midollo osseo.

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La prima sostanziale differenza tra losso e la cartilagine risiede nella composizione della matrice extracellulare. Nellosso, alla componente organica (proteoglicani e collagene), affiancata una certa quantit di minerali inorganici. In percentuale la parte inorganica dellosso costituita da: 85%, Idrossiapatite (Fosfato Tricalcico Basico); 10%, Carbonato di Calcio; 5%, Floruro di Calcio, Fosfato di Magnesio, Citrato, Sodio, Potassio, Magnesio, Zinco, Rame, Terre Rare. L'idrossiapatite un minerale raro avente composizione chimica Ca5(PO4)3(OH), fa parte del gruppo degli apatiti e contiene un gruppo OH. I cristalli di idrossiapatite hanno la forma di un prisma molto sottile dalla forma esagonale, il colore del minerale variabile e nelle forme pi comuni si trova in giallo pallido. L'idrossiapatite anche prodotta e riassorbita da tessuti organici, questa infatti uno dei componenti principali delle ossa trovandosi sottoforma di sali di Calcio: CaCO3 (carbonato di calcio), Ca3(PO4)2 (fosfato di calcio) e CaF2 (fluoruro di calcio). L'idrossiapatite ha durezza 5 e peso specifico che varia da 2,9 a 3,2. L'idrossiapatite il principale costituente minerale del tessuto osseo. Infatti, il 99% del calcio presente nell'organismo umano immagazzinato nel tessuto osseo sotto forma di idrossiapatite. L'idrossiapatite pu essere usata come riempitivo per sostituire ossa amputate, oppure come rivestimento per stimolare la crescita ossea all'interno di impianti protesici. Alcuni impianti dentari moderni sono rivestiti di idrossiapatite allo scopo di stimolare l'osteointegrazione (ma questa solo un'ipotesi ancora non confermata da sufficienti evidenze sperimentali). Di recente stato introdotto in Italia il primo dentifricio al mondo con cristalli di idrossiapatite. Frutto della collaborazione tra l'azienda Guaber e l'universit di Bologna, questo dentifricio

promette (da verificarsi in futuro) una progressiva riparazione delle microfratture presenti sullo smalto dentale. Nonostante la sua durezza, processi di rimozione di calcio incontrollati portano losso a diventare friabile come il talco. Ci avviene a seguito di un mancato bilanciamento tra deposito e perdita della componente mineraria dellosso. Infatti il tessuto osseo la principale riserva di calcio dellorganismo. Sul piano citologico, nellosso risiedono: L'osteoblasto, il costruttore, una cellula ricca di RER e apparato di Golgi, ha perci un citoplasma basofilo, la superficie cellulare provvista di corti e sottili prolungamenti; si trova nel tessuto osseo in formazione. La sua funzione quella di produrre la matrice organica del tessuto osseo stesso, costituita di fibre collagene di tipo I, proteoglicani e glicoproteine; la matrice ossea precoce prodotta dagli osteoblasti, non cristallizzata, detta tessuto osteoide. Allinterno della matrice sono presenti numerose vescicole di secrezione ricche di un enzima caratteristico, la fosfatasi alcalina, e di ioni Ca2+ e (PO4)2-: queste vescicole costituiscono i primi nuclei di mineralizzazione della matrice. La membrana cellulare aderisce alla matrice pericellulare per mezzo di integrine specifiche. Quando la funzione biosintetica cessa gli osteoblasti diventano osteociti, le cellule del tessuto osseo adulto, che occupano le lacune ossee; LOsteocita, il controllore; L Osteoclasta, il demolitore, un tipo di cellula molto grande, polinucleata e ricca di lisosomi. Appartiene alla linea monocito-macrofagica, deriva cio dai monociti. Presenta molte

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estroflessioni ed increspature nella membrana plasmatica, in posizione basale, chiamate orletto a spazzola. Gli osteoclasti vanno a contatto con la matrice ossea e hanno la funzione di riassorbire losso erodendolo mediante enzimi di esocitosi e pH acido, collaborano cio all'omeostasi calcica. Di queste tre categorie solo le prime due sono autoctone, mentre gli osteoclasti originano dalla fusione di pi monociti del sangue, che, raggiunto losso, si fondono tra di loro per dar vita ad un osteoclasta. Gli osteociti si trovano allinterno di lacune, circondati da lamelle circolari di minerale. Losso, al contrario della cartilagine vascolarizzato. Un arteriola e una venula transitano nei canali di Havers, dei condotti presenti allinterno dellosso. I canali di Havers sono canali vascolari che percorrono il tessuto osseo compatto della diafisi delle ossa lunghe. Essi differiscono dai canali di Wolkmann a causa del diverso orientamento rispetto all'asse maggiore dell'osso, i primi infatti hanno un andamento parallelo mentre i secondi seguono un decorso trasversale. Il canale di Havers la parte pi interna dell'osteone ed circondato da lamelle concentriche in numero variabile fra 8 e 15, con un minimo di 4 e un massimo di 24. Dai canali si dipartono i vari rami trasversali che portano nutrimento a tutto losso. Gli osteociti sono ricchi di prolungamenti citoplasmatici e ci permette a pi osteociti di essere in comunicazione tra di loro. Gli osteoclasti si formano a seguito della fusione di pi monociti del sangue. Losteoclasta, attraverso delle

particolari integrine, losteopontina e la trombospondina, si aggancia alla superficie dellosso e inizia a demolirla. La solubilizzazione della matrice avviene grazie allazione delle pompe protoniche. Allarrivo di un particolare segnale, losteoclasta si attiva. Lanidrasi carbonica presente al suo interno, combina CO2 e H2O per formare ioni H+ e HCO3-. Gli ioni H+ vengono pompati allesterno da pompe protoniche. Gli ioni accumulandosi in una precisa zona abbassano il pH inizia la demolizione della componente inorganica dellosso, cos vengono liberati ioni Ca e immessi nella circolazione sanguigna. Per la demolizione della componente organica vengono secreti enzimi litici. I prodotti ottenuti da questa digestione vengono poi assorbiti dallosteoclasta per poter essere riutilizzati. Una volta che losteoclasta ha terminato il suo compito si arresta. Per il processo contrario, ovvero la fissazione del calcio a livello delle ossa, intervengono gli osteoblasti che depositano, nella lacuna lasciata dagli osteclasti, il calcio. Se tale equilibrio viene a mancare si ha un osteoporosi, ovvero lazione demolitrice degli osteclasti non viene neutralizzata dallazione costruttrice degli osteoblasti. Losso perde la sua resistenza e diventa friabile come il talco. Quindi riassumendo: Losteoclasta demolisce sia componente organica che inorganica dellosso formando una lacuna; La lacuna viene invasa dagli osteoblasti che rifissano il calcio e producono nuova componente organica; Terminata la costruzione, gli osteoblasti si disattivano, diventando osteociti che presiedono allintegrit dellosso.

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6-LEpitelioOltre al tessuto connettivo, un altro tipo quello epiteliale. Il tessuto epiteliale un particolare tipo di tessuto costituito da cellule di forma regolare e quasi geometrica, che aderiscono le une alle altre. Le cellule che costituiscono il tessuto epiteliale svolgono funzioni di rivestimento, di trasporto, di secrezione e di assorbimento. Nei vertebrati questo tessuto costituisce, in particolare, il rivestimento interno ed esterno della maggior parte delle superfici corporee. In qualunque posto si trovino, i tessuti epiteliali sono separati dai sottostanti mediante una membrana basale non cellulare, di natura fibrosa. Un tipo particolare di tessuto epiteliale l'epidermide, o pelle; altri esempi sono i rivestimenti della bocca, della cavit nasale, dell'apparato respiratorio, dei canali dell'apparato riproduttore, dell'intestino e dei vasi sanguigni. Le cellule di un tessuto epiteliale, per poter essere considerate tali, devono avere alcune caratteristiche: Devono essere fornite di sistemi di connessione; Devono possedere sistemi di comunicazione; Deve essere presente una membrana basale o detta anche lamina basale.

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Negli epiteli le cellule presentano una forma geometrica ben definita e sono a stretto contatto fra loro, risultando scarsa o assente la sostanza intercellulare. Le cellule sono inoltre strettamente legate le une alle altre per mezzo di numerose giunzioni cellulari, che rendono il tessuto compatto e resistente a traumi o strappi. Un altro aspetto caratteristico delle cellule epiteliali quello di essere polarizzate: sono cio provviste di due superfici distinte, una che guarda verso la membrana basale sottostante, detta superficie o versante basale, e l'altra che guarda invece verso il lato superiore dell'epitelio, detta superficie o versante apicale; quest'ultima presenta spesso specializzazioni funzionali distintive, come la presenza di invaginazioni e protuberanze come microvilli o ciglia. Un'altra specializzazione funzionale, tipica fondamentalmente delle cellule dello strato pi esterno della cute, la cheratinizzazione; cellule cheratinizzate contengono cheratina, una molecola organica che, tramite la creazione di ponti disolfuro le rende maggiormente resistenti ai traumi ed impermeabili ai liquidi. Gli epiteli, in genere, non sono percorsi da capillari sanguigni e le sostanze utili per il loro mantenimento sono veicolate mediante liquidi interstiziali: in questi ultimi gli elementi nutritivi passano per diffusione dai capillari sanguigni dei tessuti sottostanti. Le strutture preposte al sistema di connessione sono le Tight e le Leaky junctions. Le tight, rispetto alle leaky, sono impermeabili e ci risulta anche da esperimenti effettuati col nitrato di lantanio. Si visto che in presenza di tight junctions il nitrato non diffondeva. Le tights saldano tra loro le cellule. Tali giunzioni sono formate da proteine chiamate Claudine e Occludine. Le tight formano la zonula occludens. La zonula occludens conformata in modo tale che per tutta la sua estensione le membrane delle cellule coinvolte nella giunzione si affrontino e si fondano tra loro grazie a proteine intrinseche di membrana che passano a ponte da un doppio strato lipidico a quello contiguo saldando indissolubilmente le due membrane. Queste proteine hanno

cio una porzione idrofoba spessa quanto entrambi i doppi strati lipidici delle cellule affrontate e due calotte apicali idrofile che sporgono nel citoplasma delle due cellule. Queste proteine intrinseche non sono disposte sporadicamente ma sono organizzate in filiere intersecate fra s ed orientate diversamente nello spazio in modo da annullare lo spazio fra cellula e cellula. Al microscopio elettronico quindi la zonula occludens appare come una struttura a tre binari elettrondensi: i due pi esterni sono rappresentati dagli strati fosfolipidici pi interni delle due cellule coinvolte nella giunzione, quello pi interno dato dalla fusione dei due strati fosfolipidici esterni delle due cellule. Di conseguenza la membrana cellulare nel suo insieme, a livello della giunzione occludente, assume un aspetto pentalaminare in quanto le tre bande elettrondense sono intercalate a bande elettrontrasparenti. Questo tipo di giunzioni sono localizzate generalmente allapice di cellule polarizzate come quelle dellepitelio intestinale e sono impermeabili. Nelle cellule polarizzate si trovano generalmente subito sotto le zonulae occludentes. In questo caso le cellule contigue sono separate da uno spazio di 15-20 nm occupato da un materiale a medio arresto elettronico. Questo materiale extracellulare rappresentato dalla porzione extracellulare di particolari caderine, le caderine E, che sono estremamente concentrate sulla membrana della porzione intorno alla zonula adhaerens. La porzione intracellulare di queste caderine prende contatto con una serie di proteine intracellulari che formano un rivestimento elettrondenso nella zona sottostante la macula adhaerens, definito placca di adesione. Sulle proteine della placca di adesione convergono dei fasci di microfilamenti che, essendo composti da actina, hanno la propriet di scorrere gli uni sugli altri. La zonula adhaerens viene cos ad essere un dispositivo tramite cui le forze applicate alla cellula si scompongono secondo tante direttrici e scompaiono. Inoltre i microfilamenti che si legano alla placca di adesione trovano proprio nella zonula adhaerens un punto di forza per poter esercitare un movimento allinterno della cellula. Oltre alle tight, come strutture preposte alla connessione vi sono i Desmosomi che formano una sorta di clips molecolari. Un desmosoma una giunzione di natura proteica tra cellule adiacenti che salda i rispettivi citoscheletri (in particolare i filamenti intermedi) donando al tessuto di cui le cellule fanno parte resistenza alla trazione ed altri traumi fisici. Il desmosoma si lega ai filamenti intermedi, fatti di cheratina, tramite una placca citoplasmatica composta da due proteine chiamate desmoplachina e placoglobina, che legano anche le proteine integrali di membrana desmocollina e desmogleina, alle quali spetta il compito di legarsi a proteine analoghe su di un desmosoma della cellula adiacente. Altre proteine di cui sono formate i desmosomi sono le Caderine, proteine calcio-dipendenti, mentre la placca di ancoraggio delle caderine formata da Desmoplachina e Plakoglobina. La caderina una molecola (una glicoproteina integrale) che media l'adesione cellulare in presenza di Ca2+. Il nome deriva dalla contrazione dell'inglese cell aderine (cellule di adesione appunto). Le caderine rivestono la superficie della cellula dotandola di cariche negative (grazie alla presenza di residui oligosaccaridici), mentre il Ca2+ funge da "collante": con le 2 cariche positive, infatti, lo ione si interpone fra 2 caderine presenti su cellule diverse e ne permette l'adesione. Il Ca2+ essenziale perch se mancasse, le cariche negative (non schermate) delle caderine delle due cellule impedirebbero il processo per

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repulsione elettrostatica. L'adesione promossa dalle caderine un'adesione omotipica o omofila, ovvero fra cellule uguali. Esistono circa 30 caderine diverse, classificate in 4 gruppi: caderine E (epiteliali) dette uromoduline; caderine P (placentari); caderine N (nervose); caderine desmosomiche, le quali a loro volta sono identificate in 2 diverse classi, le desmogleine e le desmocolline e che intervengono nella formazione dei desmosomi. I vari tipi di caderine sono codificate da geni diversi ma hanno simile sequenza amminoacidica. I desmosomi regolano lespressione di determinati geni. Infatti la separazione della cellula da unaltra induce la produzione di determinate proteine. Se il sistema costituito da Tight-Junctions, Zonula Adherens e Macula Adherens ha il compito di mantenere unite saldamente tra loro le cellule, il sistema di comunicazione affidato alle Gap-Junctions. Le giunzioni gap permettono a piccoli metaboliti e molecole di poter diffondere liberamente dal citoplasma di una cellula allaltra. Una gap formata proteine che prendono il nome di connessine che legandosi tra loro formano un connessone. La membrana basale quella membrana su cui poggiano tutte le cellule della base dellepitelio. La membrana basale un sottile strato di matrice extracellulare di uno spessore compreso tra 70 e 300 nm che separa gli epiteli dal tessuto connettivale. Essa viene prodotta sia dalle cellule epiteliali che dai fibroblasti del connettivo in una forma di cooperazione. Per metterla in evidenza comunemente utilizzata la microscopia elettronica a trasmissione anche se utilizzando la reazione PAS possibile evidenziarne la presenza (senza che per ne siano distinguibili i vari strati) anche al microscopio ottico. La membrana basale ha la due funzioni principali: fornire supporto fisico agli epiteli; regolare il microambiente degli epiteli funzionando da filtro.

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Gli epiteli non essendo vascolarizzati scambiano le molecole per diffusione con il connettivo, che invece vascolarizzato e questo scambio regolato proprio dal filtro che costituito dalla membrana basale e in particolare dai GAGs sia liberi (eparansolfato) sia associati in proteoglicani grazie alle sfere di idratazione dei numerosi gruppi acidi e solforati. Essa formata da tre strati: lamina lucida (o lamina rara) che occupata principalmente da glicoproteine di adesione come la laminina (che lega da un lato i recettori integrinici presenti sul versante basale delle cellule epiteliali e dall'altro i proteoglicani e il collagene di tipo IV della lamina densa, tale legame e mediato da un'altra glicoproteina di adesione l'entactina);

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lamina densa che formata da proteoglicani, GAGs liberi (eparansolfato) e da collagene di tipo IV che non forma fibre ma una sottile e resistente rete (poich ad esso non vengono tagliati i peptidi terminali in sede extracellulare come accade agli altri tipi di collagene);

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lamina fibroreticolare, costituita da fibre reticolari di collagene di tipo III, non contiene proteoglicani, fibrille di collagene di tipo VII connettono invece il collagene di tipo IV della lamina densa alla lamina fibroreticolare.

In alcuni casi, quando due foglietti epiteliali si continuano senza alcun connettivo frapposto (come a livello degli alveoli polmonari e dei corpuscoli renali), la membrana basale risulta costituita da due lamine lucide e una lamina densa tra esse frapposte (motivo per cui questa struttura nota anche come sandwich). Compiti della lamina basale sono, quindi: Adesione; Filtro/barriera; Isolamento; Assorbimento; Catalizzatrice.

7-LApparato CircolatorioLapparato circolatorio la rete idraulica dellorganismo. Tale apparato ha il compito di trasportare i metaboliti e rimuovere i prodotti di rifiuto. Per poter fare ci esistono due reti di circolo: La prima, quella delle Arterie ha il compito di portare i metaboliti alle cellule; La seconda, quella delle Vene ha il compito di trasportare i prodotti di rifiuto.

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Con questa classificazione, distinguiamo due tipi diversi di fluido che circola nei due sistemi. Il fluido circolante nelle arterie ricco di ossigeno, al contrario quello circolante nelle vene che ricco di anidride carbonica. Accanto a queste due linee vi una terza rete ad alimentazione autonoma, la rete linfatica, che ha il compito di recuperare eventuali perdite delle due reti. Il sangue raggiunge il cuore e da qui viene mandato ai polmoni. Dai polmoni ritorna al cuore e poi, dal ventricolo sinistro, si diparte per raggiungere tutte le zone dellorganismo. La parete di unarteria risulta essere formata da tre tonache. Dalla pi interna allesterna, queste sono: Tonaca Intima, che si rinnova ogni 20 anni. La tonaca intima delle arterie e delle vene piuttosto simile, sebbene nelle arterie sia presente una maggiore percentuale di fibre elastiche, sostituita nelle vene da fibre di collagene. A contatto con il sangue presente un epitelio specializzato, l'endotelio, sorretto dalla propria lamina basale. Superficialmente a questo si trova una copertura di robuste fibre di collagene e proteoglicani ed elastina, ricoperta dalla lamina elastica interna, costituita da fibre elastiche (pi sottile nelle vene); Tonaca Media, che si rinnova ogni 2 mesi. La tonaca media si differenzia molto tra arterie e vene. Nelle arterie, maggiormente nelle pi grosse, presente una spessa copertura di fibre muscolari lisce a disposizione circolare o spirale che nelle arterie pi grosse pu essere costituita anche da 50 strati uniformi. Tra questi miociti lisci presente una struttura di fibre di collagene, tipica delle matrici extracellulari. Nelle vene invece la struttura muscolare quasi del tutto assente e non si viene a formare una disposizione spirale o circolare di miociti lisci, ma esiste tuttavia la struttura di collagene, con povere fibre elastiche, il che da alla vena molta meno elasticit e le impedisce di pulsare come le arterie. Superficialmente alla tonaca media esiste una lamina elastica esterna, di dimensioni minori nelle vene; Tonaca Avventizia, che si rinnova ogni 20 giorni. La tonaca avventizia costituita da connettivo posto oltre la lamina elastica esterna ed piuttosto simile in arterie e vene. Vi sono presenti alcuni vasi detti vasa vasorum per la vascolarizzazione dell'arteria o della vena stessa e, nelle arterie, rami ortosimpatici, per l'innervazione dei miociti lisci al fine di produrre la vasocostrizione che aumenta la pressione sanguigna.

Tra la avventizia e la media, e la media e lintima, vi sono due zone di transizione dette limitante esterna e limitante interna. La tonaca avventizia costituita da sostanza amorfa (acido ialuronico e proteoglicani) e da componente fibrillare (collagene e glicoproteine). Quindi lavventizia un composito, in grado di resistere sia a forze di taglio, trazione e compressione. Le cellule dellavventizia sono le cellule del team fibroblastico. A lungo ci si interrogati su come facessero le cellule che formano il sistema vascolare a ricevere il nutrimento dal sangue. Questo problema viene definito come il paradosso della nutrizione vascolare. In realt esistono delle strutture, dette vasa vasorum, che sono vasi che si dipartono dal ramo principale e creano una circolazione interna che porta il nutrimento alle cellule del vaso stesso. Esistono diverse versioni strutturali di arterie: Arterie muscolari, in cui la tonaca media composta da un manicotto di fibre muscolari; Arterie elastiche, in cui il manicotto molto elastico data lalta percentuale di elastina.

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La posizione di tali tipi di arterie dipende dalla pressione sanguigna che le pareti devono essere in grado di sopportare. Quindi vicino al cuore, date le alte pressioni, troveremo arterie di tipo elastico. Tali arterie, infatti sono in grado di sopportare enormi pressioni, deformandosi, per poi ritornare alle condizioni iniziali. Mano a mano che ci allontaniamo dal cuore e la pressione diminuisce, la componente elastica diventa sempre pi minore e viene rimpiazzata dalla componente muscolare. Quindi sar lontano dal cuore che troveremo arterie di tipo muscolare e ci per poter imprime pi forza al sangue giunto in periferia che ormai tende a fermarsi. Le arterie di tipo misto sono arterie che hanno percentuali variabili di componente elastica e muscolare. Mano a mano che si passa da arterie, arteriole e capillari, si perde una tonaca. Le arteriole ne avranno solo due, quella intima e media, mentre i capillari avranno solo la tonaca intima. Il flusso allinterno delle arteriole pu essere regolato da apposite escrescenze dette diaframmi regolatori di flusso. La rete arteriosa e la rete venosa sono in collegamento tra di loro ma ci non da sempre stato ritenuto vero. Un tempo si riteneva che i due sistemi fossero indipendenti e che in ognuno di essi fluisse un tipo diverso di fluido. Il sistema chiuso arterie-vene pu essere visualizzato in campioni immersi in neoprene. Il sistema arterie, arteriole e capillari una rete idraulica molto efficiente, infatti la diminuzione dellarea di sezione fa in modo che la velocit del fluido aumenti andando verso la periferia. Nello stesso tempo il moto del fluido da turbolento diventato laminare. Esistono varie tipologie di capillari. I capillari continui sono i meno permeabili; sono formati da una sola cellula endoteliale che forma il canale, da una lamina basale, unitaria o fenestrata e talvolta da periciti, cellule specializzate che si dispongono intorno alle cellule endoteliali per rinforzarle. Possono essere presenti anche dei macrofagi di guardia. I capillari continui permettono la diffusione soltanto a piccole molecole come

ossigeno e anidride carbonica. I capillari fenestrati sono pi permeabili dei capillari continui in quanto il canale formato dalle cellule endoteliali non sempre continuo e possono esistere dei fori o fenestrature con il diametro di circa 20nm, sufficientemente grandi da far passare acqua e metaboliti, ma sufficientemente piccoli da impedire la fuoriuscita delle emazie. La lamina basale spesso interrotta e sono comunque presenti

alcuni macrofagi. Nei capillari fenestrati sono presenti delle vere e proprie finestre che facilitano il passaggio anche di grosse macromolecole. I sinusoidi, o capillari discontinui, sono in assoluto i capillari pi permeabili. Si trovano in pochi organi, come nel fegato, e con la loro struttura peculiare riescono a far permeare molti metaboliti al fegato deve saranno convertiti e/o immagazzinati Le cellule che costituiscono i capillari sono i periciti. Accanto i perititi troviamo anche i miociti, cellule ad azione contrattile che forniscono un ulteriore spinta propulsiva al fluido che, ormai, giunto in periferia, si muove molto lentamente. Nei capillari, il sangue ricco di ossigeno, quindi arterioso, cede il gas alle cellule. Contemporaneamente lanidride carbonica passa dalle cellule al sangue (in questo caso si parla di sangue venoso). Il sangue poi prosegue il suo tragitto, questa volta verso il cuore, nella rete venosa. Pi capillari confluiscono in una venula, e pi venule in una vena. Caratteristica principale delle vena la presenza di opportune valvole, atte a bloccare il riflusso del sangue. Infatti il sangue presente nelle vene a bassissima pressione e si muove pi lentamente. La forza propulsiva, nelle vene, viene data dalla contrazione muscolare, ed per questo che dopo un certo tempo si sente il bisogno di muovere le gambe. Il movimento generato dalla contrazione provoca lavanzamento del sangue nelle vene. Quindi, possibile affermare che, mentre le arterie sono vasi in cui si privilegia la resistenza a forti pressioni, le vene sono strutture a elevata capacitanza, cio in grado di contenere quantit di sangue maggiori rispetto alle arterie. Le vene sono soggette a particolari degenerazioni che possono portare a ematomi, telangectasie, varici, ulcere, edema. La contrazione della tonaca media avviene in seguito ad un flusso di Calcio, che dallesterno della cellula contrattile, attraverso un apposito canale, entra allinterno generando la contrazione.

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8-Il MuscoloSydney Ringer fu il primo a capire, attraverso una serie di esperimenti, che la contrazione muscolare era correlata alla presenza di calcio. Le cellule muscolari prendono il nome di miociti. Il miocita una cellula propria del tessuto muscolare. Se appartenente al tessuto muscolare striato, la sua organizzazione sar quella del sincizio. Il sincizio del tessuto muscolare striato presenta una membrana cellulare chiamata sarcolemma, nuclei in posizione ipolemmale, di forma allungata, piuttosto basofili. Nel citoplasma da notare la struttura chiamata tubulo T (invaginazione del sarcolemma) e il reticolo endoplasmatico liscio (reticolo sarcoplasmatico) molto sviluppato che costituisce la cosiddetta "triade", con funzione di rilascio e di assorbimento di ioni calcio, i quali permettono il fenomeno contrattile. A questo proposito fondamentale l'organizzazione citoscheletrica di actina e miosina. Nel tessuto muscolare liscio i miociti non sono raggruppati in sincizi, ma sono distinguibili singolarmente. Il nucleo presenta le stesse caratteristiche del tessuto precedente. Il tessuto muscolare cardiaco, sebbene involontario, striato, ma formato da cellule singole, chiamate cardiociti, le quali possiedono a livello della membrana plasmatica delle giunzioni (g. scalariformi o dischi intercalari) che connettono le cellule tra di loro tramite desmosomi e giunzioni gap. Il reticolo sarcoplasmatico costituisce la diade. Analizzando linterno, si possono notare due strutture: Le placche; I corpi densi.

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Sono appunto queste due strutture a poter permettere la contrazione del miocita. Lattivit contrattile strettamente legata allapparato citoscheletrico della cellula. La proteina del citoscheletro implicata nella contrazione lactina, che presenta nella forma globulare nel citoplasma della cellula (Actina G). L'actina una proteina di forma globulare, con un diametro di circa 7 nm, dal peso di 43 kDa e costituisce una porzione abbondante (5-10%) di tutte le proteine delle cellule eucariote. La pi alta presenza di actina si verifica nelle cellule del tessuto muscolare (circa 20% delle proteine totali), dove fondamentale per il processo di contrazione. Ogni singola subunit di actina (detta actina G, cio globulare) si pu legare ad altre due subunit, formando cos un polimero lineare. Due polimeri lineari avvolti tra di loro danno origine ad un microfilamento, uno dei tre tipi fondamentali di filamenti che compongono il citoscheletro. Lactina G polimerizza in Actina F, formando dei cavi. L'assemblaggio dei filamenti di actina dipendente dalle condizioni dell'ambiente interno alla cellula, il citosol, ed in particolare dagli ioni presenti, dalle loro concentrazioni e dal legame con l'ATP. La polimerizzazione infatti favorita da una concentrazione salina pari a quella corporea; inoltre, i monomeri di actina legati ad ATP tendono ad aggiungersi e a restare attaccati al filamento con maggiore facilit rispetto ai monomeri in cui l'ATP diventato ADP. La presenza di un capo del filamento caratterizzato da actina legata ad ATP identifica l'estremit "pi", mentre l'altro capo, dove l'actina legata a ADP costituisce l'estremit "meno" del filamento.

Sui cavi di actina scorre il motore molecolare di miosina. Le miosine sono una vasta famiglia di proteine motrici, rintracciabili in cellule eucariotiche, responsabili del movimento basato sui filamenti di actina. La molecola di miosina costituita da pi parti: Una testa, deputata al legame con i filamenti di actina, oltre che al sito di idrolisi dell'ATP. Questa reazione chimica permette il movimento della miosina verso l'estremit + del filamento di actina, tramite cambiamenti conformazionali dovuti alla diversa affinit della proteina per le molecole che pu legare (ATP, actina, ADP in ordine decrescente di affinit); Un flex, che permette il movimento della testa; Un collo; Un corpo o coda, un dominio di struttura allungata che generalmente media le interazioni con molecole trasportatrici e subunit di miosina. Tale fisionomia permette alla molecola di miosina di poter scorrere sul filamento di actina senza problemi ed efficientemente. Naturalmente, il movimento della testa causato dallenergia ricavata dallutilizzo di ATP. Quindi, in un miocita, tutte queste singole parti sono organizzate tra loro a formare un complesso atto alla contrazione della cellula. La miosina II, presente nel sarcomero dei muscoli striati, l'isoforma pi espressa nell'organismo umano, nonch la pi studiata per la sua funzione primaria nel movimento muscolare. formata da due catene pesanti di circa 2000 amminoacidi ciascuna; le estremit N-terminali vanno a formare la regione globulare, dotata di due teste, mentre le code C-terminali si sviluppano come due code intrecciate con un dominio coiled-coil. La miosina II presenta anche quattro catene leggere che si uniscono alla struttura nella regione di confine tra testa e coda. Il rigor mortis legato alla dinamica del funzionamento della miosina, infatti la testa si stacca dallactina a seguito dellidrolisi di ATP. Una volta terminato lATP la testa resta perennemente unita allactina, impedendo cos il naturale scorrimento. La miosina si muove lungo il filamento attraverso delle insenature presenti sul filamento stesso, denominate anse actiniche. Anche i microfilamenti e i relativi motori molecolari sono implicati nel trasporto vescicolare. I microtubuli funzionano come binari o autostrade, mentre i microfilamenti sono i propulsori. Le placche dense sono strutture presenti al di sotto della membrana plasmatica, e servono ad ancorare saldamente lactina filamentosa alla corteccia cellulare, cio a tutta quella rete scheletrica presente al di sotto della membrana plasmatica. I corpi densi, si trovano nel citoplasma, sono ragguagli di filamenti di actina, ovvero servono a connettere pi filamenti di actina tra di loro. A ci, si aggiunge come ulteriore supporto, la presenza di alcune proteine dei filamenti intermedi, come la Desmina e la Vimentina. La miosina, si trova incastonata in mezzo ad un binario di filamenti di actina. Tramite la fosforilazione, la miosina si attiva, e i filamenti di actina scorrono luno sullaltro, provocando la contrazione. Per rispondere alla domanda di cosa provoca la fosforilazione della miosina, bisogna osservare attentamente la membrana del miocita. Al

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microscopio, la membrana del miocita ricoperta da numerosi bernoccoli. Questi non sono altro che i cancelli del calcio, cio proteine trans-membrana addette a facilitare lingresso del calcio nel citosol. Quando questi cancelli si aprono il calcio entra nella cellula, e raggiunta una certa concentrazione si verifica la contrazione. Un calcio antagonista un farmaco che tappa parzialmente il cancello del calcio modulando cos che la generazione della contrazione. Ricordiamo che una piccola quantit di calcio presenta gi allinterno della cellula, e precisamente nel REL. Lautore della fosforilazione della testa della miosina una chinasi che normalmente inattiva. Larrivo di un segnale viene recepito dal sensore presente sulla membrana. Allinterno della cellula, la cascata di AMP-ciclico genera una parziale depolarizzazione della membrana plasmatica che apre il cancello. Il calcio inizia ad entrare nella cellula, ma la contrazione non avviene allistante. Infatti occorre che la concentrazione raggiunga la quantit di 1M. Raggiunta questa soglia, quattro atomi di calcio si legano ad una molecola di calmodulina. La calmodulina una proteina particolarmente abbondante nelle cellule eucariotiche (fino all'1% delle proteine totali). particolarmente importante nei processi di segnalazione intracellulare, dove lega ioni Ca++ con alta affinit. Questi sono utilizzati nelle cellule come piccole molecole di segnalazione intracellulare. Il legame di due o pi ioni ne determina un cambiamento conformazionale che la rende adatta a legare proteine bersaglio. I bersagli della Ca++/calmodulina sono generalmente proteine di trasporto di membrana e le proteina chinasi come la CaM-chinasi. Questa chinasi trasferisce gruppi fosfato su altre proteine in corrispondenza di serine e treonine selezionate (fosforilazione). Vi sono tre tipi principali di canali ionici che portano l'ingresso di Ca++ nel citosol: Canali del Ca++ dipendenti da voltaggio, presenti nella membrana plasmatica, si aprono quando la cellula viene depolarizzata; Canali di rilascio di Ca++ regolati da inositolo 1,4,5-trifosfato (IP3), sono presenti nel reticolo endoplasmatico che, tra le varie funzioni, funge da riserva di ioni Ca++. La via dell'IP3 viene attivata da particolari recettori collegati a proteine G, che a loro volta attivano un enzima attaccato alla membrana plasmatica, la fosfolipasi C-. La fosfolipasi agisce tagliando un fosfolipde di membrana, il fosfatidilinositolo 4,5-bisfosfato (PI(4,5)P2) generando IP3 e diacilglicerolo. L'IP3 lega i canali ionici del reticolo endoplasmatico aprendoli; Recettori della rinodina, responsabili principalmente della contrazione muscolare, rilasciano Ca++ dal reticolo sarcoplasmatico in risposta a un cambiamento del potenziale di membrana. Il complesso calmodulina-calcio si lega alla chinasi rendendola attiva. La chinasi attiva fosforila le teste di miosina e la contrazione avviene. La depolarizzazione della membrana connessa con altri canali ionici, tra cui quelli del cloro e del potassio. Il canale del calcio costituito da pi parti: Il Sensore di Voltaggio la parte del cancello che rileva le variazioni di potenziale della membrana;

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Il Cancello di Attivazione induce lapertura del canale; Il Poro costituisce il passaggio obbligato degli atomi di calcio; Il Cancello di Inattivazione blocca il passaggio del calcio.

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Fisicamente, il poro chiuso da una sorta di palla o tappo collegata al cancello di inattivazione. Quando la palla si sposta dal poro, gli ioni calcio fluiscono allinterno. Il tempo di attivazione e disattivazione del cancello legato alla lunghezza del cancello di inattivazione. Pi tale parte del cancello lunga e mene rapidamente il poro viene chiuso. Quindi il canale del calcio un proteina etero-oligomerica composta da cinque parti tutte in rapporto stechiometrico 1:1:1:1:1. I canali possono essere isolati dalla membrana plasmatica e possono essere analizzati tramite la tecnica del Patch Clamping. Il citoscheletro rappresenta lossatura della cellula e ne determina la forma. Le singole cellule possono cambiare forma e tale cambiamento avviene a seguito di modificazioni della struttura citoscheletrica. Il citoscheletro formato da una serie di strutture, a loro volta formate da pi proteine. Lassemblaggio di pi subunit proteiche forma le seguenti strutture: I microtubuli; I microfilamenti; I filamenti intermedi.

I microtubuli sono strutture cellulari che fanno parte del citoscheletro, sono proteine filamentose formate da dimeri di -tubulina e -tubulina. Le due suddette proteine si associano a spirale alle estremit del microtubulo formando un cilindro cavo. La facilit con cui si ha la polimerizzazione e depolimerizzazione di tali filamenti determina la capacita cinetica di tali strutture. I microtubuli sono formati da due subunit proteiche di e tubulina (di dimensioni 4nm5nm8nm e 100.000Da di peso molecolare). Queste subunit si organizzano a loro volta in gruppi di tredici per formare dei microtubuli con 25nm di diametro. Il microtubulo, inoltre, possiede un'intrinseca polarit, dovuta alla disposizione delle subunit proteiche di tubulina. Infatti esse sono orientate nella stessa direzione in modo che tutte le subunit di tubulina siano rivolte verso la stessa estremit del microtubulo, determinando quindi una diversit strutturale e chimica tra le due estremit. I microtubuli si polimerizzano e depolimerizzano in continuazione allinterno della cellula e si accrescono a partire da un centro organizzato (detto MTOC, acronimo di "Micro-Tubules Organization Centre" e rappresentato dal centrosoma). Le diversit funzionali dei microtubuli sono dovute a diverse caratteristiche quali: presenza di proteine associate ai microtubuli (MAPs) che convertono la rete instabile di microtubuli in una ossatura relativamente permanente, dalla tubulina solubile, da proteine che incapsulano lestremit crescente della tubulina impedendone la depolimerizzazione, inoltre tramite lespressione di diversi isotipi di tubulina con diverse funzioni ed anche grazie allazione di modificazioni post-traduzionali della tubulina. Vi sono molti MAPs, come pure diverse proteine che regolano i microtubuli come ad es. la dineina, che permette il moto lungo i microtubuli verso il centro della cellula, e la chinesina, che promuove il

movimento lungo il microtubuli verso la periferia cellulare. Alcune di queste differenze predominano in certe cellule tumorali ed alcune sono associate allo sviluppo della resistenza al farmaco. Linsieme di queste due subunit forma il proto-filamento. Pi proto-filamenti si uniscono a formare delle particolari strutture, delle quali la pi comune il tubo costituito da 13 proto-filamenti. Il citoscheletro, e in particolare i microtubuli, sono implicati nel trasporto vescicolare. Infatti i microtubuli sono una sorta di binari, su cui viaggiano le varie vescicole dirette ai vari organelli cellulari. Ovviamente, il movimento delle vescicole permesso grazie anche alla presenza di proteine motrici. Le strutture citoscheletriche sono strutture dinamiche, ovvero in continuo rinnovamento. Per questa peculiarit, le due estremit del filamento crescono a velocit diverse. Chiameremo estremit + quellestremit dove lassemblaggio avviene pi velocemente, mentre lestremit quellestremit dove il filamento depolimerizza. Tale fenomeno rende costante nel citosol la concentrazione di proteine globulari citoscheletriche, permettendone cos un rapido reclutamento ove servissero. Tale fenomeno di continua crescita e depolimerizzazione prende il nome di treadmilling. Le proteine dei Filamenti intermedi formano dei monomeri. Tali monomeri si associano a formare dei dimeri, che a loro volta formano tetrameri. I filamenti intermedi sono strutture di raccordo tra la vescicola di trasporto e il motore molecolare. Le proteine immerse nella membrana plasmatica sono in continuo movimento. Tale movimento causato dallinterazione di queste proteine con il citoscheletro sottostante la membrana, cio la corteccia cellulare. Ma il citoscheletro il responsabile anche della perfetta organizzazione della matrice extracellulare. Infatti le molecole appena formate di collageno vengono agganciate da particolari proteine di membrana, dette glicoproteine strutturali, che a loro volta sono agganciate al citoscheletro. tale interazione tra il citoscheletro e le glicoproteine strutturali a permettere il corretto assemblaggio e allineamento delle nanofibrille di collageno. Infatti cattive disposizioni delle fibre potrebbero causare dei seri danni, come avviene nel cheratocono, dove la matrice della cornea non disposta regolarmente e genera laspetto piramidale della superficie della cornea. Il cheratocono una malattia della cornea (distrofia corneale progressiva non infiammatoria) che generalmente colpisce entrambi gli occhi (85% dei casi). Il problema insorge quando la parte centrale della cornea inizia ad assottigliarsi e ad incurvarsi progressivamente verso l'esterno. Si verifica quindi una curvatura irregolare della cornea, che perde la sua forma sferica, divenendo conica. Ha una maggiore frequenza nel sesso femminile e sembra in relazione a disfunzioni della ghiandole endocrine (ipofisi, tiroide). Pu esistere anche una predisposizione ereditaria. La malattia compare dall'adolescenza. La curvatura irregolare creatasi modifica il potere refrattivo della cornea, producendo distorsioni delle immagini ed una visione confusa sia da vicino che da lontano. Il paziente lamenta comunque una diminuzione della vista, soprattutto da lontano. La vista continua a regredire irreversibilmente, e pu essere scambiata con una

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miopia associata ad astigmatismo. Dopo qualche anno compaiono i sintomi della presenza del cheratocono: l'occhio diviene pi brillante, gli oggetti che si riflettono sulla cornea appaiono deformati. L'occhio visto di profilo, mostra la cornea sporgente, nettamente, a cono. Utilizzando il biomicroscopio, si nota una diminuzione notevole dello spessore sulla sommit