ISTOLOGIA
ISTOLOGIA (XIX, p. 670; App. II, 11, p. 69)
L'introduzione delle metodiche di analisi chimica, biofisica e di submicroscopia elettronica nello studio dei materiali differenziati e relativamente stabili dei tessuti ha ottenuto larghissimi successi, conducendo molte volte ad una esauriente dimostrazione delle organizzazioni dei diversi organi di grandezze comprese tra le macromolecole organiche e le strutture illustrate dalla microscopia ottica. Ne è risultato un notevolissimo ampliamento di conoscenze, ma va subito sottolineato che è rimasto fisso, anzi fortemente avvalorato, il principio base della i., e cioè che l'organizzazione tessutale rappresenta il test fondamentale per indagare e dimostrare quali rapporti esistano tra strutture e prestazioni funzionali.
Tessuti epiteliali. - Le indagini di microscopia elettronica hanno confermato la costituzione cellulare di questi tessuti mettendo in evidenza i limiti delle cellule anche là dove essi erano sfuggiti all'indagine ottica. Sono stati così precisati quali siano i rapporti tra le cellule: essi sono stabiliti da intimi contatti delle membrane cellulari separate da un intervallo di circa 100 Å, contenente una sostanza di modico assorbimento elettronico, poco densa, che non sembra corrispondere a quella che era considerata una sostanza cementante intercellulare. La stabilità delle cellule è quindi legata alla proprietà delle membrane limite a contatto, come appare confermato dalle caratteristiche diverse di decorso a seconda delle necessità di stabilità cellulare; la fig. I dimostra tre casi, uno a decorso semplice e lineare delle membrane limite, il secondo caratterizzato da complessi incastri a dentelli delle superfici cellulari, il terzo, più complesso, di notevole ispessimento delle membrane con strati densi di rinforzo. Quest'ultimo caso si verifica di frequente lungo i bordi cellulari presso le superfici libere e corrisponde all'immagine ottica dei quadri di chiusura. Negli epitelî provvisti di tonofibrille, gli addensamenti della membrana rappresentano i punti di fissazione dei filamenti endocellulari (vedi oltre).
Lo studio dell'intima struttura delle cellule epiteliali ha fornito alcuni brillanti esempî dei rapporti tra struttura e funzioni.
a) Le cellule degli epitelî assorbenti presentano in superficie estroflessioni che aumentano lo sviluppo della membrana limite: le più semplici sono submicroscopiche e vengono dette microvilli. Dispositivo assorbente più complesso è l'orletto a spazzola, che all'indagine submicroscopica risulta formato da una compatta sistemazione sovente simmetrica di lunghe formazioni digitiformi villari. La membrana limite degli epitelî assorbenti è dotata della pinocitosi (vedi citologia, in questa App.).
b) Negli epitelî filtranti dal sangue verso cavità, le cellule epiteliali presentano nella base di appoggio sulla membrana basale introflessioni della membrana limite che, spingendosi nella cellula, vi formano cavità laminari o canalicolari molto complicate, che aumentano la superficie filtrante dal sangue verso la cellula (cellule renali, del plesso corioideo, cellule filtranti del labirinto, ecc.).
c) Le differenziazioni cigliari della superficie libera sono di due tipi: uno è rappresentato da grossi e rigidi microvilli immobili, che svolgono funzione di veicolazione del secreto o meccaniche, l'altro tipo è rappresentato dalle ciglia vibratili, che presentano nell'interno una specifica e regolare struttura filamentosa contrattile alla quale si devono le proprietà di movimento.
d) Le strutture tonofibrillari degli epitelî a funzione meccanica sono formate da una proteina specifica, detta epidermina, organizzata in filamenti di circa 120 Å di spessore e sistemati costantemente entro alle cellule con una orientazione che è in rapporto con le richieste meccaniche. Esse prendono inserzione sugli ispessimenti della membrana limite che in taluni casi presenta una notevole complessità. Tale ad esempio è il caso degli strati spinosi degli epitelî pluristratificati, come dimostra la fig. 1: questa struttura corrisponde a quello che la istologia ottica aveva definito "desmosomi".
e) Il processo di formazione negli epitelî delle strutture cornee detto citomorfosi cornea è basato su tre fenomeni: formazione dei filamenti di epidermina, prosciugamento del citoplasma con scomparsa del nucleo e degli organelli endocellulari, e l'accumulo di una sostanza interfilamentosa cementante ricca di zolfo, che irrigidisce e vulcanizza le strutture filamentose.
f) Negli epitelî ad attività secernente, come in tutti gli epitelî ghiandolari, l'indagine submicroscopica ha dimostrato la costante esistenza di una specifica organizzazione del citoplasma (sviluppo del reticolo endoplasmico, dei mitocondrî, eventualmente dell'ergastoplasma, della zona di Golgi) che è la base morfologica dello specifico orientamento metabolico secretivo della cellula.
Tessuti a funzione meccanica. - Sono state acquisite importantissime conoscenze, tanto sui materiali extracellulari della sostanza fondamentale quanto sulla struttura e sul valore delle cellule.
Le fibrille collagene sono formate da una compatta sistemazione cristallina di molecole proteiche (tropocollagene di Schmitt e coll.) che hanno lunghezza di circa 2800 Å e spessore di 10 e che sono formate da una specifica sistemazione spaziale di aminoacidi. Il preciso allineamento longitudinale e laterale delle molecole ottiene filamenti di variabile ordine di grandezza (da 200 fino a oltre 4000 Å), che al microscopio elettronico appaiono dotati di una peculiare struttura laminare periodica del valore di circa 640 Å e suddivisa in diverse bande (fig. 2). Le modalità di compatta sistemazione delle molecole ed i loro legami spiegano il carattere di inestensibilità della costruzione.
La sostanza elastica è un edificio submicroscopico complesso formato da filamenti proteici inglobati da un materiale pure proteico ma globulare amorfo: l'edificio è dotato di facile deformabilità elastica reversibile.
La sostanza anista interfilamentosa è formata da polimeri di aminozuccheri con frazioni variabili di proteine (mucopolisaccaridi, mucoidi, mucoproteine, glicoproteine). In base al diverso grado di polimerizzazione, le molecole hanno peso molecolare ed ordine di grandezza differente: disperse nell'acqua, formano gel reticolari dispersi che, in rapporto al grado di polimerizzazione e alla densità molecolare, presentano caratteri molto diversi, da semiliquidi fino a gelatine dense. Il grado di polimerizzazione è in molti tessuti regolato da un sistema di equilibrio con enzimi (mesomucinasi di Favilli o ialuronidasi di Chain), ottenendosi quindi variazioni dell'idrofilia del tessuto, che a loro volta regolano gli scambî di acqua ed eventualmente di ioni tra i parenchimi ed i vasi. Inoltre il gel vischioso di talune sostanze aniste funziona da sostanza cementante, vincolando le strutture filamentose e costituendo quindi uno dei mezzi con i quali si ottengono le diverse proprietà meccaniche dei tessuti connettivi. Uno degli esempî più tipici è quello del tessuto cartilagineo.
Le sostanze minerali contenute in taluni tessuti connettivi come quelli ossei sono formate da microcristalli dell'ordine di grandezza di circa 250 Å, sistemati in stretto rapporto con la matrice organica, che con ogni probabilità ne regola la formazione, la sede e l'ordine di grandezza.
Le cellule abitatrici fisse dei connettivi (fibroblasti, cellule cartilaginee, osteociti) appaiono all'indagine submicroscopica come cellule dotate di scarsa differenziazione, che quindi hanno una struttura semplice (fig. 3). Durante l'attività fibrillogenetica, le cellule abitatrici dei connettivi hanno invece complesse strutture ergastoplasmatiche dovendo provvedere alla sintesi della proteina del collagene.
È facile constatare che i risultati di quelle ricerche applicate ai diversi tessuti connettivi hanno completato le antecedenti conoscenze, spingendo le interpretazioni funzionali sino al livello molecolare, semplificando inoltre la sistemazione delle diverse varietà di questi tessuti. Esse inoltre hanno precisato alcuni principî biologici generali dimostrando che i connettivi di tutte le forme sono legati da origine e modalità costruttive comuni; non hanno fra di loro stretta specificità. I materiali costruttivi delle sostanze fondamentali sono materiali stabili, sovente cristallini o paracristallini, a scarso ricambio, non viventi e partecipanti in modo molto scarso all'economia generale dell'organismo.
Due gruppi di tessuti devono tuttavia essere considerati a parte per la peculiare importanza nell'economia generale secondo le moderne vedute.
Nei connettivi lassi si considerano oggi anche tutti gli stromi di sostegno degli organi parenchimatosi prima considerati sotto il termine di tessuti reticolati, perché essi presentano il medesimo tipo di sostanze intercellulari delle quali furono ricordate le funzioni. La loro peculiarità rispetto agli altri connettivi sta nel contenuto più o meno notevole di cellule indifferenziate (corrispondenti all'incirca agli istiociti dell'antecedente nomenclatura), le quali presentano tre linee di differenziazione, i macrofagi, i linfociti, le plasmacellule. Detti elementi sono deputati alla difesa dell'organismo, i primi con la fagocitosi, i secondi per il trasporto di anticorpi sessili, i terzi per la produzione di anticorpi che vengono passati agli umori circolanti. In talune zone questi elementi formano organi od organuli, e si parla allora di tessuto linforeticolare. A parte la improprietà del termine, si deve rilevare che non si tratta di uno specifico tessuto, ma di un particolare stato del connettivo lasso che è in stretto rapporto con le richieste generali di difesa dell'organismo.
I tessuti ossei formati da materiali della massima resistenza meccanica sono apparsi alle attuali indagini, particolarmente con isotopi, come tessuti dotati di alto dinamismo. Esso è legato alla possibilità da parte delle cellule di operare demolizione e ricostruzione parcellare dei tessuti. Il processo detto di rimaneggiamento dell'osso dura tutta la vita ed appare principalmente legato alle necessità dell'economia dell'organismo di mobilizzare i componenti minerali (R. Amprino).
Tessuti muscolari. - Analisi chimiche e biofisiche hanno sufficientemente caratterizzato le proteine contrattili che formano l'alloplasma specifico dei muscoli scheletrici (proteine filamentose del gruppo dell'actomiosina e proteine globulari tipo alfa-miosina). Studî diffrattografici, indagini submicroscopiche elettroniche ad alta resolvibilità, esami a luce polarizzata hanno ricostruito in massima parte quale sia l'organizzazione molecolare submicroscopica di queste proteine. Le loro molecole sono sistemate in compatto arrangiamento spaziale formando un'entità submicroscopica filamentosa dello spessore di poco più di 100 Å, denominata miofilamento. Secondo una concezione sviluppata particolarmente da Robertson, A. J. Hodge, F. Sjöstrand i miofilamenti presentano regolari diversità di costituzione e densità lungo il loro decorso nell'inocomma e sono ancorati alle due strie Z che lo delimitano (fig. 4). Secondo H. Huxley si riconoscerebbero invece due tipi di filamenti, gli uni sottili gli altri spessi, sistemati nel modo dimostrato dalla fig. 5.
In ogni modo i miofilamenti sono sistemati in simmetria esagonale in numero variabile formando le miofibrille istologiche dotate della ben nota struttura periodica a dischi chiari e scuri dimostrata dai microscopî ottici. Fra di esse si trova il materiale citoplasmatico ricco di strutture vescicolari e di mitocondrî che forniscono l'energia necessaria per la contrazione. La base del fenomeno sta nelle proprietà molecolari dei miofilamenti con alcune varianti interpretative sull'intimo meccanismo legate alle due interpretazioni morfologiche sopra riportate.
Medesime conclusioni sono state tratte dallo studio del tessuto miocardico: va aggiunto però che l'indagine submicroscopica ha dimostrato che il miocardio non è un sincizio: esso è formato da cellule distinte unite da un particolare dispositivo della membrana limite che risulta fortemente ispessita: detti ispessimenti appaiono al miscroscopio ottico sotto l'aspetto delle strie intercalari.
Il tessuto muscolare liscio è formato da cellule affusate e contiene miofilamenti molto sottili a struttura molecolare molto più semplice di quelle striate. discussa l'esistenza o meno di sottili ponti submicroscopici fra gli elementi che compongono il tessuto (v. anche muscolare, sistema, in questa App.).
Tessuto nervoso. - Il microscopio elettronico ha confermato che il tessuto nervoso è costituito da elementi distinti, i neuroni, delimitati fin nelle loro più sottili espansioni dalla membrana cellulare limite (fig. 6). Cadono quindi tutte le ipotesi prima avanzate (teoria del reticolo diffuso, del glioneurosincizio) sull'esistenza di materiale nervoso di unione fra i neuroni. Ciò vale anche per le fibre nervose periferiche, siano esse somatiche o viscerali: le loro ramificazioni quindi sono sempre plessi e non vere reti. Indagini chimiche, biofisiche, morfologiche hanno cercato di illuminare quale sia la base anatomica dell'origine e della conduzione degli impulsi nervosi ad alta velocità. Sebbene gli studî abbiano fornito importantissimi dati sull'intima struttura dei neuriti, delle guaine mieliniche, delle zolle di Nissl, sull'effettiva sede e caratteri dei neurofilamenti, appare oggi chiaro che gli elementi nervosi non possiedono strutture microscopiche e submicroscopiche considerabili come alloplasmi specifici. Il complesso dei dati chimici, biofisici, morfologici posti a confronto con le indagini elettrofisiologiche suggeriscono oggi l'idea che i neuroni per ricchezza di acidi nucleinici e di organelli endocellulari siano da considerarsi come una complessissima macchina biochimica che oltre ad essere responsabile dei fenomeni peculiari della biologia dei neuroni, ottiene genesi e conduzione di impulsi per fenomeni di polarizzazione e depolarizzazione della membrana cellulare limite: le basi specifiche della funzione nervosa dovrebbero quindi essere ricercate nelle organizzazioni del livello molecolare.
L'indagine submicroscopica, confermata l'indipendenza dei neuroni, ha sviluppato lo studio delle modalità di contatto degli elementi nervosi tra di loro (sinapsi) e con gli elementi o effettori o sensitivi. Risulta che il passaggio degli impulsi da un neurone all'altro è legato ad una specifica struttura delle piccole espansioni bottoniformi di contatto: esse sono prive di neurofilamenti e ricche di organelli endocellulari (mitocondrî e vescicole denominate vescicole sinaptiche). Strutture similari si trovano nelle espansioni terminali motrici (placca motrice) e nelle giunzioni con cellule recettrici (giunzioni neurosensoriali): fig. 7. si ritiene che queste strutture siano responsabili della formazione e metabolizzazione dei mediatori chimici dell'impulso nervoso. Le cellule recettrici differenziate sono state ben analizzate al microscopio elettronico dimostrandosi chiari rapporti fra la loro struttura e le specifiche prestazioni funzionali.
Altro capitolo moderno della istologia dei neuroni è quello della neurosecrezione. Indagini di diverso ordine avvalorano oggi la tesi che talune cellule nervose, precisamente quelle di nuclei dell'ipotalamo, abbiano la proprietà di svolgere attività secretoria producendo una sostanza che viene avviata al suo destino dal neurite. Questa modalità di azione sembra particolarmente importante nella regolazione delle attività endocrine dell'ipofisi.
Nevroglia. - La nevroglia è concepita oggi come un insieme di cellule distinte che per reciproci contatti, per intreccio dei prolungamenti, per ancoraggio ai vasi sanguigni formano un'architettura o stoffa generale di sostegno agli elementi nervosi. Le attività del tessuto sono legate alle proprietà intrinseche delle cellule, che vengono divise in tre gruppi:
a) cellule gliali di origine ectodermica dotate di lunghi prolungamenti e contenenti una struttura filamentosa sclero-proteica del tipo delle tonofibrille formano l'architettura generale di sostegno;
b) cellule gliali ectodermiche di forma molto variabile ed aventi stretti rapporti con i neuroni e con le fibre (vi si comprendono i gliociti protoplasmatici, satelliti ed oligodendrociti della descrittiva istologica) hanno funzioni particolarmente trofiche sui neuroni. Medesimo valore hanno le cellule satelliti dei ganglî periferici e le cellule di Schwann che fasciano le fibre nervose;
c) il terzo gruppo è formato da cellule di origine mesenchimale, cioè dalla microglia, che svolgono funzione di difesa tessutale, microfagica e macrofagica.
Umori circolanti (sangue e linfa). - Gli studî biofisici hanno ricostruito caratteri e modalità di formazione della fibrina dalle molecole del fibrinogeno sciolte nel plasma: il processo, che è alla base della coagulazione del sangue, è guidato da enzimi ed è un fenomeno di aggregazione paracristallina: le molecole filamentose del fibrinogeno si sistemano in compatta disposizione cristallina formando filamenti uniti a reti dotati di una struttura periodica di circa 250 Å.
I globuli rossi sono derivati cellulari ad architettura molecolare complessa: il loro scheletro è formato da una lipo-carbo-proteina (stromatina) che in superficie determina una sottile pellicola che funziona da membrana limite. Nel traliccio della stromatina è sistemata la emoglobina, della quale sono stati chiariti essenziali punti di morfologia e composizione molecolare.
Nello studio dei globuli bianchi e delle piastrine è stato abbandonato l'indirizzo della morfologia descrittiva dei preparati fissati, indagando "in vivo" con prove sperimentali e con studi submicroscopici le proprietà biologiche e funzionali degli elementi. I leucociti a nucleo polimorfo o granulociti sono elementi differenziati per caratteri del nucleo del citoplasma e dei granuli che hanno sovente peculiarità strutturali (vedi fig. 8). Non si moltiplicano e hanno vita breve; si formano nel midollo osseo. Gli elementi neutrofili sono gli unici specifici del sangue e sono addetti alla microfagocitosi. Eosinofili e basofili possono anche trovarsi nei tessuti e le conoscenze sulle loro attività sono ancora scarse.
I monociti sono elementi ad attività macrofagica che derivano da elementi stipiti connettivali e forse di altri organi e che migrano dal sangue ai tessuti in base alle richieste della fagocitosi.
I linfociti sono elementi portatori di anticorpi sessili: si originano dal tessuto linforeticolare o da connettivi. Sono ospiti temporanei del sangue, eseguendo un continuo circolo detto "pattugliamento dei tessuti", passando dal sangue, ai tessuti, alla linfa e quindi al sangue.
Le ricerche condotte con il medesimo indirizzo stanno ora revisionando il problema dell'emopoiesi. Oltre ai dati già riferiti sull'origine dei diversi elementi, si sta indagando se esista un'unica cellula stipite indifferenziata a possibilità evolutiva in tutti gli elementi come avviene negli embrioni o se in base alla formazione di organi specifici come il midollo osseo si abbia la raccolta in essi di elementi a potenze prospettiche ridotte. Ad esempio gli emocitoblasti del midollo osseo formerebbero normalmente soltanto globuli rossi ed elementi granulocitarî, mentre gli elementi stipiti dei connettivi provvederebbero alla formazione dei monociti e dei linfociti. Accettando però questa tesi risulterebbe che gli elementi sopra ricordati in seguito a particolari richieste parafisiologiche o patologiche potrebbero riacquistare le capacità embrionarie di fornire anche altri elementi del sangue. Vedi tav. f. t.
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