Organo •Tessuto Istologia •Cellula Citologia

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Ambiti di competenza… • Organismo • Apparato • Organo •Tessuto •Cellula • Molecola • Atomo …di citologia e istologia Istologia Citologia

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Ambiti di competenza…

• Organismo

• Apparato

• Organo

•Tessuto

•Cellula• Molecola• Atomo

…di citologia e istologia

�Istologia

�Citologia

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Definizioni

• Citologia (biologia)

– Studio della struttura e funzioni dellacellula e delle sue parti

• Istologia

– Studio della morfologia, organizzazionee funzione dei tessuti, ovverodell’associazione fra cellule

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Informazioni di base: COMPONENTI BIOCHIMICI DELLE CELLULE

• Acidi nucleici: DNA ed RNA

(struttura e funzione)

• PROTEINE (struttura e funzione)

• LIPIDI (struttura e funzione)

• CARBOIDRATI (struttura e

funzione)

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LA ORGANIZZAZIONE DELLA CELLULA

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SCHEDA INSEGNAMENTO

Istologia ed Embriologia

Obiettivi• Il modulo si propone di fornire le conoscenze teoriche e

pratiche e gli strumenti utili per:

- conoscere la distribuzione dei tessuti nel corpo umano

(relazione con funzione degli organi e apparati)

- conoscere le principali caratteristiche strutturali e funzionali dei tessuti e la loro organizzazione cellulare.

- conoscere gli eventi principali alla base dei processi di

sviluppo embrionale

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Obiettivi Lo studente al termine del corso saprà:

• conoscere le principali tecniche istologiche

• riconoscere i tessuti, attraverso le osservazione microscopica

• conoscere la distribuzione dei tessuti nell’organismo

• correlare le attività cellulari e l’organizzazione strutturale e

ultrastrutturale delle cellule e dei tessuti alle loro principali

attività funzionali

• acquisire la terminologia istologica ed embriologica

SCHEDA INSEGNAMENTO

Istologia ed Embriologia

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Istologia ed embriologia: dalla cellula all’organismo (sviluppo)

ZIGOTE

1 cellula

Oltre 30.000

Miliardi di cellule del corpo umano

Cellule

differenziate

Organi

e apparati

ProliferazioneMITOSI

Differenziamento

Morfogenesi

Apoptosi

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Ma lo sviluppo non termina alla nascita, e continua in parte anche nell’età adultaMa lo sviluppo non termina alla nascita, e continua in parte anche nell’età adulta

- Ogni giorno rinnoviamo (sviluppiamo) nuove cellule della pelle;

il midollo osseo origina milioni di nuovi eritrociti in ogni minuto

della nostra vita

- Proliferazione e differenziamento avvengono

continuamente

Lo sviluppo è stato tradizionalmente riferito a quella fase della

vita di un organismo che è compresa tra la fecondazione e la

nascita:

EMBRIOLOGIA(segmentazione, gastrulazione/neurulazione, organogenesi)

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Differenziamento cellulare

Un’unica cellula, l’uovo fecondato, origina centinaia di tipi cellulari differenti e specializzate: cellule muscolari, nervose, endocrine, cellule del sangue

La realizzazione della diversità cellulare è detta differenziamento

Poiché ogni cellula di un determinato organismo contiene la stessa serie di geni (equivalenza genomica), come può questa serie uguale di istruzioni genetiche produrre tipi differenti di cellule?

L’espressione selettiva di geni specifici nei diversi tipi cellulari (es: eritrocita ed emoglobina)

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NEURONE

GRANULOCITA EOSINOFILO

CELLULA muscolareIL DIFFERENZIAMENTO è l’acquisizione delle caratteristiche specifiche di una cellula specializzata a svolgere una precisa funzione (FENOTIPO):

Caratteristiche morfologiche

Caratteristiche biochimiche

Caratteristiche funzionali

Differenziamento cellulare

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Dalle cellule ai tessuti…Da quali cellule hanno origine

i tipi cellulari

differenziati

dei nostri

tessuti?

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DEFINIZIONE e proprietà:

Cellula non differenziatadi origine embrionale, fetale o adulta

Cellula in grado di dividersi e quindi di autorinnovarsi(self-renewal) senza differenziarsi

Cellula che può originare cellule (cellule progenitrici) che si differenziano andando a costituire i diversi tipi cellulari differenziati dei tessuti .

Le cellule staminali

DIFFERENZIAMENTO

La generazione di cellule differenziate, avviene

a partire da cellule non differenziate:

le cellule staminali

(durante lo sviluppo embrionale e nell’adulto )

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Localizzazione delle cellule staminali

tipo Descrizione Esempio

TotipotentePuò originare un interoindividuo (tessuti embrionee annessi embrionali)

Cellule embrionaliprecoci (morula)

PluripotentiCellule che possonooriginare tutti i diversi tipi cellulari di un organismo

cellule nodoembrionale(blastocisti)

MultipotentiUnipotenti

Cellule che possono originare pochi o un solotipo cellulare differenziato

Tessuti fetali, tessuti adulto

cellule staminali embrionalicellule staminali nell’adulto

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Questo evento è necessario per:

- il naturale rinnovamento dei tessuti(equilibrio tra cellule morte e nuove cellule formate: l’omeostasi tissutale)

- riparazione dei tessuti (danni e ferite)

Nei tessuti adulti restano cellule non differenziate STAMINALI (multi o unipotenti)che possono continuare a rinnovarsi e differenziarsi

Cellule staminali dell’adulto

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Tessuti potenzialmente rinnovabili (stabili). Si rinnovano solo in particolari condizioni, cioè in

mancanza critica di cellule. Attività limitata di

staminali che si riattivano in alcune condizioni

Cellule Epatiche

Cellule degli Epiteli Ghiandolari

Cellule Endoteliali

Tessuti in rinnovamento continuo (labili)Sono continuamente prodotte nuove cellule differenziate

presenza di cellule Staminali che si dividono e differenziano costantemente

Cellule dell’epidermide

Cellule del tessuto emopoietico

Tessuti che non si rinnovano (perenni)

Limitato numero e attività di staminaliCellule Nervose

Cellule del Muscolo Cardiaco

Rinnovamento nei tessuti adultiRinnovamento nei tessuti adulti Concetti in continuo aggiornamento

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• In this paper we present a new view of hepatocyte homeostasis in the

uninjured liver. We have identified a new cell population (Wnt-responsive) that resides within a confined niche around the central vein.

These cells self-renew and contribute to hepatocyte maintenance by

differentiating into and replacing other hepatocytes in the normal liver

• In the liver however, our model is novel because it was previously thought that all hepatocytes are equivalent in their renewal potential.

In contrast, we show that hepatocytes are made up of more than one cell type and are not equivalent in replicative ability during

homeostasis. Given the properties of the cell population under study, we

postulate that the Wnt-responsive pericentral cells are

hepatocyte stem cells.

2015

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La classificazione dei tessuti di Bizzozero (1894)

– tessuti ad elementi labili: epitelio germinale del testicolo,

midollo osseo, epiteli di rivestimento.

cellule che si dividono e rinnovano in continuazione

durante tutta la vita

– tessuti ad elementi stabili: fegato, rene, pancreas,

alcune ghiandole, tessuti connettivi e muscolo liscio;

cellule che si dividono solo in situazioni critiche

– tessuti ad elementi perenni: muscolo striato cardiaco,

tessuto nervoso;

cellule che non si dividono mai

La identificazione delle cellule staminali e delle

loro proprietà ha fornito la spiegazione ad una

classificazione di diversi anni fa…

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Il differenziamento è un processo graduale che avviene per stadi(steps).

Si realizza tramite modificazioni successive nella espressione genica e quindi nei componenti molecolari, forma e funzioni della cellula

Dinamica delDIFFERENZIAMENTO CELLULARE

-Gli stadi successivi comprendono modifiche che portano al fenotipo differenziato

-Il primo stadio è la determinazione cellulare in cui la cellula

non ancora differenziata diventa destinata solo ad alcuni tipi di differenziamento (COMMITTED CELL).

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Il differenziamento è regolato da una serie di segnali che la cellula riceve e recepisce tramite proteineprevalentemente poste sulla membrana cellulare

RECETTORI

Regolazione del differenziamento cellulare

Fattori di crescita

Es. FGF

TGF

Fattori differenziativi

Es. TGF

BMP

Fattori che

regolano la morte

Fattori

di migrazione

NOTAUno stesso fattore può indurre diverse risposte cellulariin tipi cellulari diversi

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Molecole segnale

Prodotte ALL’INTERNO delle

cellule che si differenziano

AUTODIFFERENZIAMENTO

Prodotte e trasmesse da

cellule di una altro

tessuto

INDUZIONE

Regolazione del differenziamento cellulare

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INDUZIONE

E’ il processo attraverso il quale un gruppo di cellule

(tessuto) (INDUTTORE) agisce su un altro gruppo

(RICEVENTE) per cambiare il loro destino.

La capacità di rispondere è chiamata COMPETENZA.

SEGNALI MOLECOLARIsono essenziali per l’induzione

Interazioni PARACRINE

Interazioni IUXTACRINE

Figura dal testo

Embriologia Medica

(Langman)

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INTERAZIONI PARACRINE

Le proteine sintetizzate da una cellula diffondono a breve distanza per interagire con altre cellule.

I FATTORI PARACRINI attivano le vie di trasduzione del segnale

Figura dal testo Embriologia Medica (Langman)

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Fattori PARACRINI: esempi

-FATTORI DI CRESCITA FIBROBLASTICI (FGF): angiogenesi, crescita neuronale, differenziamento del connettivo;

-Proteine WNT: sviluppo degli arti, dell’encefalo, apparato urogenitale;

-Proteine hedgehog: sviluppo arti, tubo neurale, intestino

-FATTORI DI CRESCITA TRASFORMANTI (TGF-β), include BMP: sviluppo di polmoni, reni, ghiandole salivari, ossa.

Figura dal testo

Embriologia Medica

(Langman)

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INTERAZIONI IUXTACRINE

Le molecole che attivano le vie di trasduzione del segnale NON sono fattori diffusibili

TRE modalità del segnale iuxtacrino:

1 Ligandi (molecole) della matrice extracellulare che interagisconocon i loro recettori posti sulle membrane cellulari

2 Proteina di superficie interagisce con il recettore di una cellula adiacente (via di Notch)

3 Molecole Segnale che diffondono tra unacellula e l’altra attraversoGIUNZIONI cellulari del tipo GAP

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fattori paracrini

fattori iuxtacrini

Molecole che possono determinare e differenziare un tipo cellulare

possono essere definite molecole induttrici o morfogeni.

INDUZIONEfattori paracrini

fattori iuxtacrini

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Classificazione dei tessuti:

4 grandi categorie

• Tessuto epiteliale

• Tessuto connettivo

• Tessuto muscolare

• Tessuto nervoso

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Come mai solo quattro tessuti formano una così grande varietà di organi e

sistemi?

1) Un organo non è quasi mai costituito da un solo tessuto, es. trachea

2) Tuttavia un organo può essere

prevalentemente costituito da un

tessuto

3) Ogni tessuto può comprendere

una grande varietà di tipi cellulari

differenziati

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Nei diversi

tessuti

vi sono cellule

diverse

200 tipi

di cellule

specializzate

…e funzione

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Quali sono gli strumenti a

disposizione dell’istologo per lo

studio della cellula e dei tessuti?