ISTOLOGIA e ISTOCHIMICA

ISTOLOGIA e ISTOCHIMICA (XIX, p. 670)

In quest'ultimo ventennio gli sviluppi notevolissimi della biochimica hanno sempre più orientato l'istologia verso lo studio della costituzione chimica e della struttura submicroscopica dei costituenti delle cellule e dei tessuti. D'altro canto, l'introduzione di nuovi metodi tecnici più perfezionati ha grandemente contribuito allo sviluppo in questa direzione: i risultati che si ottengono con i vecchi metodi istologici vengono oggi considerati solo come la fase iniziale dell'indagine. Inoltre, si va sempre più estendendo l'esame delle cellule e dei tessuti a fresco e, dove è possibile, viventi, sia in condizioni ordinarie di osservazione sia in campo oscuro, in luce polarizzata e col microscopio a contrasto di fase, di più recente introduzione. Risultati assai notevoli per lo studio del materiale vivente si sono ottenuti peraltro anche con l'esame in luce ordinaria: ricordiamo la dimostrazione dell'esistenza delle neurofibrille nelle cellule nervose viventi coltivate in vitro, data da G. Levi e H. Meyer e da P. Weiss e H. Wang.

Si è andata intanto riconoscendo la fallacia della maggior parte delle tecniche cosiddette istochimiche, alle quali in passato si era voluto attribuire largo credito (tecniche per le ossidasi, perossidasi, ecc.). Ma in pari tempo alcuni metodi sono stati introdotti (la tecnica di Feulgen per l'acido timonucleico, quella di Brachet per l'acido ribosonucleico, quella di Gomori per le fosfatasi), ai quali sembra che sia da attribuire maggior valore di specificità, per i fondamenti chimici sui quali riposano. La tecnica istochimica dalla quale si sono ottenuti i maggiori risultati è però quella spettrofotometrica di Caspersson per lo studio degli acidi nucleinici.

Per quanto riguarda più particolarmente lo studio della struttura submicroscopica delle cellule e dei tessuti, risultati di notevole interesse si sono ricavati dallo studio in luce polarizzata e, più recentemente, col microscopio elettronico. Uno dei problemi ai quali si è rivolta particolare attenzione è quello della struttura submicroscopica della membrana cellulare, quale attivo regolatore di gran parte del metabolismo cellulare. Per le cellule vegetali studî notevoli si devono ad A. Frey-Wyssling. F. O. Schmitt e collaboratori hanno studiato in luce polarizzata il problema della struttura della membrana dei globuli rossi, materiale assai favorevole per la possibilità di ottenere tali membrane isolate con la emolisi (ombre); e hanno concluso che tali membrane sono costituite da straterelli di proteine orientati tangenzialmente, tra i quali sono interposte molecole lipidiche orientate radialmente. Questo orientamento a strato continuo dei lipidi è stato però contestato (A. K. Parpart e A. J. Dziemian) e si è suggerito che i lipidi potrebbero essere disposti attorno alle molecole proteiche in particolari zone. Si deve tener presente l'impossibilità di essere precisi sugli esatti rapporti che intercorrono tra lipidi e proteine e sull'orientamento esatto sia dei lipidi sia delle proteine, con l'esame in luce polarizzata, giacché questo può dare indicazioni solo sull'architettura micellare delle varie strutture, mentre per l'esame delle architetture molecolari bisogna ricorrere ad altre tecniche, principalmente - quando è possibile - allo studio con i raggi X.

La struttura a strati lipoproteici, in ogni modo, sembra che sia, pur con molte variazioni, quella di tutte le membrane cellulari. Essa così è stata ritrovata nell'ectoplasma delle amebe (W. J. Schmidt), nello strato corticale di uova di Invertebrati marini (L. Monné, A. Monroy), ecc. Una struttura simile avrebbe anche la guaina mielinica delle fibre nervose, alla quale studî molto approfonditi sono stati dedicati da F. O. Schmitt e collaboratori, sia con l'esame in luce polarizzata sia con i raggi X. Molto probabilmente, questa architettura ha un significato funzionale di primaria importanza, non solo in relazione alla regolazione della permeabilità cellulare, ma a tutto il metabolismo cellulare. Una struttura foliare proteica con pochi lipidi sembra che abbia anche la membrana nucleare (L. Monné, Pr. Chinn). Anche nei mitocondri, Monné ha messo in evidenza fenomeni di birifrangenza che fanno pensare ad una struttura orientata anche di queste formazioni. D'altro canto, A. Claude e E. F. Fullam, studiando col microscopio elettronico mitocondri isolati con la centrifugazione, vi hanno riconosciuto una capsula dalla quale dipenderebbe il mantenimento della loro forma. Assai evidente è la birifrangenza positiva (rispetto all'allungamento) delle fibre del fuso (W. J. Schmidt) che dimostra che esse sono costituite da micelle riunite a formare fibrille. Constatazione interessante questa, in relazione al problema della meccanica della mitosi.

Molto interesse ha acquistato il problema della struttura submicroscopica della fibra muscolare striata, in relazione soprattutto alle nuove ricerche sulla biochimica della contrazione muscolare (V. A. Engelhardt, A. Szent-György e coll., ecc.). I risultati dell'esame in luce polarizzata non sono molto conclusivi su questo punto, mentre dati assai interessanti si sono ricavati con l'impiego del microscopio elettronico. F.O. Schmitt e collaboratori hanno dimostrato, infatti, che le miofibrille sono formate da filamenti rettilinei di miosina, che si estendono senza discontinuità sia attraverso le zone isotrope sia in quelle anisotrope. Le zone anisotrope (sopratutto la Stria Q), inoltre, contengono una sostanza (sostanza A) che rifrange fortemente i raggi elettronici. D'altro canto, M. A. Jakus e C. E. Hall hanno studiato col microscopio elettronico le proteine estraibili dal muscolo, actina e miosina, e le loro interazioni. I filamenti di miosina appaiono al microscopio elettronico nodosi, con un periodo regolare di circa 400 Å. In particolari condizioni si può osservare in vitro la trasformazione dell'actina dalla forma globulare a quella fibrosa e viceversa e la formazione di complessi di actomiosina, in notevole armonia con le deduzioni tratte dalle ricerche chimiche. Non si può dire ancora, però, quale sia il significato di questi fenomeni in relazione al meccanismo della contrazione muscolare. F. O. Schmitt e collaboratori hanno potuto dimostrare ancora che, allo stesso modo delle miofibrille, anche le fibre collagene, la fibrina, la coda degli spermi, il cilindrasse delle fibre nervose, le ciglia dei parameci, ecc. sono costituite da fascetti di fibrille proteiche. In molti casi è stato anche possibile riconoscere una regolare striatura trasversale di queste fibrille, come nel caso delle fibre collagene, della fibrina, della tricocisti dei parameci, della coda degli spermî. L'importanza di queste osservazioni non può sfuggire, sebbene non si sia ancora affatto in grado di dire quale sia il significato di queste striature.

Bisogna rilevare a questo punto che l'impiego del microscopio elettronico presenta in biologia notevoli difficoltà di applicazione, soprattutto in relazione alla tecnica della preparazione del materiale da esaminare. Questo infatti deve essere preparato in sezioni estremamente sottili (frazioni di micron), deve essere perfettamente disidratato ed osservato in un vuoto assai spinto: condizioni, queste, spesso incompatibili con un proficuo esame del materiale biologico.

Anche lo studio con i raggi X può fornire notevoli contributi alla istologia submicroscopica: si fa riferimento alle ricerche di diffrazione con i raggi X, in cui si è cercato - e in moltissimi casi con esito favorevole - di applicare i principî ed i metodi in uso nello studio della cristallografia, allo studio di alcune strutture organiche (le ricerche di W.T. Astbury e collaboratori sulla struttura delle fibre di miosina, del collagene, della fibrina, delle pareti cellulari di alcune alghe, ecc.).

Tra le tecniche per lo studio della istologia submicroscopica ed istochimica, va ricordata anche quella della microincinerazione, introdotta da A. Policard, che però ha lo svantaggio di non permettere la identificazione delle ceneri negli spodogrammi.

Risultati notevoli sono da aspettarsi dalla ultramicrotecnica introdotta da K. Linderstrøm-Lang, H. Holter e collaboratori per la localizzazione endocellulare di alcuni enzimi, finora utilizzata in scala piuttosto limitata, a causa delle non lievi difficoltà tecniche. Tra i risultati più interessanti, anche dal punto di vista della istologia, si ricorda la dimostrazione data da Linderstrøm-Lang e Holter della secrezione della pepsina da parte delle cellule principali della mucosa gastrica. Queste cellule possederebbero anche una certa attività dipeptidasica, la quale però raggiunge il suo massimo nel duodeno, specialmente in corrispondenza delle ghiandole di Brunner. Gli stessi autori hanno dimostrato che nella surrenale l'attività esterasica è più elevata nella zona midollare e nella glomerulare, mentre è minima nella zona fascicolata. L'attività lipasica invece ha il suo massimo nella midollare ed il minimo nella zona esterna della fascicolata. Più recentemente Linderstrøm-Lang, Holter e collaboratori hanno più specialmente rivolto la loro attenzione alla localizzazione di attività enzimatiche nei diversi costituenti le uova di Invertebrati marini e di Amebe, dopo stratificazione con la centrificazione ad alta velocità. Un sussidio tecnico assai prezioso per questo genere di ricerche è il "Microscope-centrifuge" in cui è possibile seguire microscopicamente tutta la centrifugazione. Da Glick è stata proposta anche una reazione per la vitamina C, con la tecnica di Linderstrøm-Lang, che presenta vantaggi di specificità e sicurezza che mancano alla reazione di Giroud.

Bibl.: G. Bourne, Cytology and Cell-physiology, Oxford 1942; A. Frey-Wyssling, Submikroskopische Morphologie des Protoplasmas u. seiner Derivate, in Prot. Monogr., n. 15, 1938; Chimia, I, 1947, p. 224; G. Levi, Trattato di Istologia, 3ª ediz., Torino 1946; Linderstrøm-Lang e coll., v. in particolare la serie di lavori Studies on enzymatic histochemistry, in C. R. Trav. Lab. Carlsberg, Ser. Chimique; W. J. Schmidt, Die Doppelbrechung von Karyoplasma, Zytoplasma u. Metaplasma, in Prot. Monogr., n. 11, 1937; Erg. d. Physiol., XLIV, 1941, p. 27; F. O. Schmitt, The Harvey Lecture, ser. XL, 1944-45; p. 249; F. O. Schmitt e coll., in Biol. Symp., X, 1943, p. 261.