Histologie - curs 3

PROCESUL DE CHERATINIZARE

Are loc in epiteliul pavimentos stratificat. Procesul principal consta in sinteza si depozitarea intracelulara a cheratinei, proces ce are loc pe masura ce celula inainteaza dinspre stratul bazal spre cel superficial. In celulele superficiale se va forma o masa proteica rezistenta si compacta care este bogata in cisteina, deci are un continut mare de sulf.

Cheratina este rezultatul a doua procese ce au loc in celula:1. sinteza de citocheratina (condensarea filamentelor intermediare de citocheratina = tonofilamente)2. impregnarea citocheratinei cu proteine speciale (cheratohialina si filagrina)

Timpul necesar variaza in raport cu localizarea epiteliului si este cuprins intre 20 si 45 de zile.

Prin aceste doua procese se formeaza cheratina moale, care se deosebeste de cea dura (existenta la nivelul derivatelor epidermului - unghii, par). Cheratina moale este saraca in sulf, bogata in grasimi, pastreaza proprietatea de flexibilitate, se poate descuama.

Acest epiteliu are doua corpuri: un corp mucos si un corp cornos. El are mai multe straturi: bazal (generator), spinos, granular, cornos (care are doua substraturi: stratul lucidum si stratul cornos propriu-zis).

Pe langa cheratinocite, celulele specifice epidermului, care au rol in producerea si depozitarea cheratinei, exista si alte tipuri de celule: melanocite, celule Merkel, celule Langerhans, care au alta origine embriologica decat cheratinocitele.

Melanocitele sunt derivate din crestele neurale si au rol in sinteza melaninei. Ele se gasesc in stratul bazal, alaturi de celulele Merkel, care sunt derivate tot din crestele neurale si au rol de receptori tactili. Celulele Langerhans au origine in maduva osoasa hematogena si intervin in procesul imun (recunosc antigenele).

Cheratinocitele alcatuiesc cele doua compartimente ale epidermului: compartimentul proliferativ si cel functional. Cheratinocitele sunt si ele de mai multe feluri, in functie de stratul in care se afla: cheratinocite bazale (care se gasesc numai in compartimentul proliferativ), si cheratinocite spinoase, granulare sau cornoase, care alcatuiesc impreuna compartimentul functional.

Compartimentul proliferativ este alcatuit din celule cubice sau usor columnare, cu citoplasma bazofila. Exista cantitati mari de poliribozomi, mitocondrii si putin aparat Golgi, ceea ce dovedeste sinteza crescuta de proteine structurale. Cheratinocitele bazale stabilesc jonctiuni desmozomale cu celulele supraiacente (celule spinoase) si hemidesmozomi cu membrana bazala. Aceste cheratinocite prezinta mitoze crescute.

La nivelul stratului bazal exista o populatie heterogena de celule. Exista un procent mic de celule stem (celule de origine) care alcatuiesc un rezervor de celule pentru epiderm. Restul celulelor din stratul bazal evolueaza pe linie cheratinocitara (sintetizeaza si depoziteaza cheratina). In aceste celule au loc cele doua procese: sinteza filamentelor de citocheratina (tonofilamente) si sinteza de involucrina (involucrum = invelis).

Compartimentul functional este alcatuit din celelalte tipuri de cheratinocite (granulare, spinoase si cornoase). Cheratinocitele din stratul cornos se numesc corneocite.

La acest nivel mitozele sunt absente. Au loc doar diferentieri celulare, care se petrec in mai multe etape:1. Are loc acumularea treptata de citocheratina la nivelul corneocitului unde reprezinta aprox. 50%

din totalul proteinelor celulare. Citocheratina are tendinta de a se dispune spre periferia citoplasmei.

1

2. Citocheratina se insolubilizeaza si se dispune ca un invelis subplasmalemal si va aparea deci o ingrosare a membranei celulare. Acest invelis este maxim la nivelul corneocitelor dar este vizibil de la nivelul........

3. Sinteza de cheratohialina debuteaza in cheratinocitul spinos superficial iar cea mai mare cantitate se gaseste in cheratinocitul granular. Cheratohialina se dispune sub forma de granule bazofile care nu au endomembrane.

4. In cheratinocitul spinos superficial incepe formarea de corpi lamelari care sunt delimitati de membrane derivate din aparatul Golgi. La nivelul cheratinocitului granular continutul corpilor lamelari este eliminat la exterior. Acestia contin material fosfolipidic. Eliminarea se face spre stratul cornos, deci materialul fosfolipidic se dispune intre corneocite, formand straturi lamelare. Acest material fosfolipidic are rol de a mentine adezivitatea celulelor si actioneaza ca o bariera pentru apa (impiedica evaporarea apei).

5. Are loc sinteza de filagrina. Proteina este sintetizata ca profilagrina in cheratinocitul granular. Ea se va transforma in filagrina matura in corneocit.

6. Urmatoarea etapa consta in sinteza cheratinei. Mai intai citocheratina se impregneaza cu cheratohialina si se formeaza a-cheratina. a-cheratina se combina cu filagrina si rezulta cheratina moale. Acum apar si modificari ale organitelor celulare. Acestea se degradeaza sub actiunea enzimelor lizozomale si dispare si nucleul. Astfel, procesul de cheratinizare este considerat o apoptoza speciala.

Dupa procesul de cheratinizare, celula devine o masa proteica inconjurata de corpi lamelari. Acest strat are mai multe roluri:· asigura rezistenta mecanica· reprezinta componenta epidermului cu rol de bariera: impiedica patrunderea microorganismelor

la nivelul epidermului· este impermeabila pentru apa

Celulele superficiale se pierd, se descuameaza, fiind celule care acumuleaza o mare cantitate de fosfataza acida.

Psoriazisul este o dermatoza eritemato-scuamoasa destul de frecventa. Are loc inrosirea pielii (datorita vasodilatatiei locale) si se formeaza cruste in centru. Boala are perioade de acutizare si perioade de remisiune. Zonele afectate sunt in special zonele supuse unor presiuni (coate, genunchi, incheieturile degetelor). Acutizarile apar in special in perioade de stress. Cauzele acestei boli sunt modificari ale procesului de cheratinizare, in zonele afectate:1. Are loc extinderea compartimentului proliferativ de la cheratinocitele bazale si la cele spinoase.

Prin urmare, apare o populatie de celule mai numeroasa.2. Are loc reducerea ciclului de viata al celulei din epiderma la aprox. 7 zile fata de 20-45 de zile

cat este in mod normal.

TIPURI DE CELULE EPITELIALE

Clasificarea celulelor epiteliale se face in functie de aspectul morfologic, care se afla in stransa legatura cu functia celulei. Astfel exista:1. celule epiteliale specializate pentru transport2. celule epiteliale specializate pentru sinteza si secretia de molecule3. celule epiteliale specializate pentru contractie (celulele mioepiteliale)

Celule epiteliale specializate pentru transport Aceste celule poseda mecanisme de transport selectiv de Na+ si K+. Ele au pompe

membranare cu activitate ATP-azica si anumite particularitati structurale.Prototipul acestui tip de epiteliu este nefrocitul din segmentul proximal al tubului

urinifer. Aceasta celula are mai multe particularitati:

2

· La nivelul membranei bazale exista invaginari citoplasmatice dar care nu sunt insotite de membrana bazala. Astfel este marita suprafata activa membranara. La acest nivel se gasesc pompele cu activitate ATP-azica.

· La nivelul membranei bazale apar si compartimente, ca urmare a numeroaselor invaginari citoplasmatice. In aceste compartimente exista mitocondrii alungite ce prezinta numeroase criste. Ele realizeaza aportul crescut de ATP necesar pompelor.

· La nivelul membranei laterale, in partea sa apicala exista jonctiuni stranse, care impiedica retrodifuzia ionilor pompati (directioneaza fluxul de ioni).

· Si la nivelul membranei laterale exista interdigitatii.· La nivelul membranei apicale exista microvili care maresc suprafata de absorbtie.

Nefrocitul asigura transportul de Na+ din lumen spre mediul intern. Acest proces cuprinde mai multe etape:· Na+ este preluat din lumenul tubului, prin membrana apicala, prin difuziune prin canale ionice,

ca urmare a gradientului de concentratie si electric. Ionul de Na+ este insotit si de ionul de Cl-

si de molecule de H2O, prin osmoza.· Ionul de Na+ este pompat in mediul intern (sange), insotit de ionul de Cl- si de molecule de H2O.

Epiteliul tubului urinifer are mai multe roluri:· reprezinta o bariera activa prin care se controleaza concentratia de apa si de ioni.· are loc concentrarea unor medii prin deplasarea apei.

In functie de sensul de deplasare al ionilor au loc procese de absorbtie sau secretie. Atunci cand deplasarea se face in sens apico-bazal au loc procese de absorbtie, iar cand deplasarea se face in sens bazo-apical au loc procese de secretie.

Reabsorbtia de ioni are loc in:· nefrocitele din segmentul proximal al tubului urinifer· nefrocitele din segmentul distal al tubului urinifer· celulele din ductele striate· epiteliul tubului digestiv· peretii colecistului

Secretia de ioni are loc in:· procesele ciliare - ghemuri de capilare care intra in alcatuirea tunicii medii a globului ocular.

Secretia are loc la nivelul celulelor endoteliale ale capilarelor· plexurile coroide - formatiuni din SNC ce reprezinta invaginari ale piamater spre ventriculii

cerebrali. Prezinta un ax conjunctiv si un epiteliu de acoperire care secreta ioni. Ele sunt responsabile de secretia lichidului cefalorahidian (LCR).

Deplasarea ionilor se face mai degraba prin spatiul intercelular decat transcelular, adica ionii patrund in celula prin membrana apicala si, dupa ce au trecut de zona jonctiunilor stranse, ies prin membrana laterala in spatiul intercelular si ajung pe aceasta cale in mediul intern. Acest traseu este preferabil traseului transcelular datorita consumului mai scazut de energie.

Celule epiteliale specializate pentru sinteza si secretieSe pot secreta:

· proteine· amine si proteine mici· glicoproteine · lipide

Celulele epiteliale specializate pentru sinteza si secretia de proteine

3

Aceste celule se pot gasi in glande exocrine, endocrine sau paracrine. Celulele au polaritate morfologica: citoplasma bazala este bazofila iar citoplasma apicala este acidofila sau bazofila dupa natura proteinei secretate.

Cu ajutorul microscopului electronic s-a observat localizarea diferitelor organite dupa cum urmeaza:· la polul bazal - organitele specializate pentru sinteza proteinelor: ribozomi si reticul endopasmic

rugos· aparatul Golgi este situat supranuclear· granulele de secretie in zona apicala (apar dense la fluxul de electroni)

Proteinele sintetizate pot fi:· enzime digestive (secretate de celulele seroase) - glanda parotida, submandibulara, pancreasul

exocrin· proteine plasmatice - hepatocitul, care secreta albumine, globuline, fibrinogen.· hormoni - paratiroida, care sintetizeaza si secreta parathormon.

Sinteza proteinelor este continua.Secretia proteinelor poate fi continua sau intermitenta. In cazul secretiei continue celula nu

face depozite intracelulare de produs de secretie (hepatocitul). In cazul secretiei intermitente produsul de secretie se acumuleaza in granule de secretie care alcatuiesc depozite intracelulare.

Produsul de secretie poate fi eliberat prin canale de excretie (glanda exocrine), intr-un capilar (glanda endocrina) sau in lichidul interstitial (glanda paracrina).

Prototipul celulei care sintetizeaza si secreta proteine este celula din acinul pancreatic.Etapele ciclului secretor in celula pancreatica sunt urmatoarele:

· Asimilarea aminoacizilor de catre celula epiteliala. Celula poate sintetiza proteine numai pe baza aminoacizilor preluati din mediul intern. Preluarea se realizeaza la polul bazal si se face in mod activ, necesitand un transportor care este specific pentru fiecare tip de aminoacid.

· Sinteza lantului polipeptidic la nivelul ribozomilor atasati la reticulul endoplasmic rugos. Moleculele proteice sintetizate vor patrunde in lumenul RE unde va avea loc segregarea (inlaturarea moleculei semnal).

· Acumularea in aparatul Golgi. Transportul de la reticulul endoplasmic la fata convexa a cisternelor golgiene se face cu ajutorul veziculelor sau microveziculelor de transport ce iau nastere prin inmugurire din cisternele reticulului endoplasmic. In aparatul Golgi are loc condensarea, agregarea moleculelor proteice.

· Formarea granulelor de secretie. Granulele se formeaza prin inmugurirea cisternelor aparatului Golgi. Granulele de secretie devin din ce in ce mai dense la fluxul de electroni pe masura ce se apropie de polul apical al celulei. Granula de zimogen este specifica pancreasului exocrin. Granulele de zimogen contin amestec de protein-enzime active si inactive (amilaza, lipaza, ribonucleaza, colesterol esteraza, tripsinogen, procarboxipeptidaza etc)

· Transportul granulelor de secretie. Se realizeaza cu ajutorul elementelor de citoschelet (microtubuli si microfilamente). S-a dovedit experimental ca substantele care distrug citoscheletul au ca efect incetarea migrarii veziculelor. Colchicina duce la depolimerizarea microtubulilor iar citochalazina B afecteaza microfilamentele. Aceste substante determina oprirea granulelor de secretie la nivelul aparatului Golgi.Procesul de migrare este dependent si de consumul energetic, deci o substanta care produce decuplare proceselor de oxido-reducere are ca efect si oprirea veziculelor de secretie.Procesul este independent de intensitatea sintezei proteice. Astfel, cicloheximida, o substanta care blocheaza transferul unui aminoacid de pe ARNt specific pe lantul polipeptidic, ducand la blocarea sintezei proteice, nu afecteaza transportul veziculelor de secretie.

· Eliminarea produsului de secretie care are loc prin exocitoza. Exocitoza are loc numai la polul apical si niciodata prin membrana bazala sau laterala. Are loc o interactiune intre proteinele din endomembrana granulelor cu proteinele din membrana apicala a celulei. Apoi are loc o

4

rearanjare structurala a celor doua membrane care vor fuziona. Granula de secretie se deschide astfel spre exterior si continutul sau este eliminat din celula.

Celule epiteliale specializate pentru sinteza si secretia de amine si polipeptide miciSe mai numesc si celule APUD (Amine Precursor Uptake and Decarboxilation). Notiunea a

fost introdusa de Pearse. Aminele pot fi preluate din circulatie de catre celule sau pot fi sintetizate de catre celule din

precursori, proces realizat de celulele APUD. Aceste celule au un continut mare in aminoacid decarboxilaza.

Ele sunt celule endocrine sau paracrine, au distibutie difuza si sunt de obicei localizate intraepitelial, fiind izolate sau in grupuri mici. Celulele APUD se gasesc de-a lungul tubului digestiv de la esofag pana la canalul anal si in structura canalelor care se varsa in intestin (canalul coledoc si canalul Wirsung). Aceste celule alcatuiesc axa gastro-entero-pancreatica. Ele se mai gasesc si in epiteliul respirator, in structura glandelor tiroida si paratiroida, in aparatul urogenital si in piele.

La microscopul optic citoplasma celulelor APUD este bazofila si celulele sunt greu de diferentiat de restul celulelor. Deci sunt necesare metode speciale de diferentiere:1. Precipitarea cu saruri de Ag (solutie amoniacala de AgNO3). Celulele pot fi argentafine sau

argirofile. Celulele argentafine retin Ag care precipita direct din solutie. Celulele argirofile necesita un reducator din mediul extern pentru a putea retine Ag.

2. Oxidarea cu dicromat de potasiu (K2Cr2O7) pentru celulele cromafine. Celulele enterocromafine se gasesc in tubul digestiv si se pot oxida cu K2Cr2O7.

3. Metacromazia cu albastru de toluidina dar dupa o hidroliza acida.4. Fluorescenta indusa de formaldehida.5. Imunocitochimie - metoda cea mai folosita actual. Se folosesc anticorpi monoclonali cu ajutorul

carora se fac determinari foarte precise ale tipului de celule APUD studiate. Se mai pot folosi markeri, prin intermediul carora se pune in evidenta o populatie de celule APUD. Markeri pot fi: enolaza neuronala, specifica sistemului neuroendocrin, dar care se gaseste si in sistemul nervos); proteina PG P9.5 (Protein Gene Product 9.5), care este o proteina solubila ce apare in celulele APUD cu exceptia celor intestinale si careia nu i se cunoaste functia; cromograninele si secretograninele (initial se gasesc in medulosuprarenala) care sunt proteine solubile ce contribuie la descarcarea granulelor de secretie.

6. Hibridizare in situ: celulele sunt identificate dupa continutul in ARNm specific.In microscopia electronica celulele APUD apar sub doua forme: inchise sau deschise, in

functie de raportul polului apical cu lumenul organului. La celulele deschise, polul apical vine in contact direct cu lumenul. Uneori au si microvili. Celulele inchise au polul apical acoperit de o alta celula epiteliala, deci nu intra in raport direct cu lumenul.

La celulele APUD organitele sunt slab reprezentate. Concentratia de polipeptide este cuprinsa intre 10-6 si 10-9 g/ml. Granulele de secretie sunt aglomerate spre polul bazal al celulei. Granulele de secretie au forma, dimensiuni si densitati la fluxul de electroni diferite. Produsul de secretie este un amestec de substante format din: amine, alaturi de unul sau mai multi hormoni proteici, cromogranine, secretogranine, Ca2+ si ATP. Eliminarea granulelor se face prin polul bazal atunci cand celula este endocrina sau paracrina dar exista si cazuri cand eliminarea se face prin polul apical. Eliberarea se face prin exocitoza discontinua, in functie de stimuli.

Actualmente, notiunea de celule APUD a fost inlocuita de conceptul de Sistem Neuroendocrin Difuz. Se numesc sistem neuroendocrin deoarece aceste celule au proprietati care amintesc atat de neuron cat si de celula endocrina clasica. Sub actiunea unui stimul specific, este eliberat mesagerul chimic care actioneaza in vecinatate sau la distanta (caracter de celula endocrina). Celula prezinta activitate electrica ce creste in timpul eliminarii produsului (caracter de celula nervoasa).

5

Celule epiteliale specializate pentru sinteza si secretia de glicoproteineSunt celule endocrine sau celule exocrine. Celulele exocrine sunt celulele mucoase: celula

caliciforma, celulele gastrice, celulele din acinii mucosi. Celulele endocrine sunt celulele din adenohipofiza care secreta hormoni tropi: proopiomelanocortina (POMC), gonadotropina etc.

Prototipul celulelor specializate pentru sinteza si secretia de glicoproteine este celula caliciforma. Ea este localizata intraepitelial. La microscopul optic, in coloratie uzuala (hemalaun-eozina), celula caliciforma are un pol apical dilatat, palid, cu aspect vacuolar (deoarece prin coloratie HE se pierd glucidele) si un pol bazal efilat (ingustat). Prin coloratie PAS, glucidele se pastreaza si poate fi examinat polul apical si platoul striat.

In microscopia electronica, dispozitia organitelor explica procesul de sinteza si secretie:· Reticulul endoplasmic rugos se gaseste la polul bazal· Mitocondriile se gasesc intre cisternele RE rugos· Aparatul Golgi se gaseste supranuclear si are o extindere mare· Granulele de secretie se acumuleaza la polul apical pe care il destind, datorita faptului ca sunt

foarte multe si mari.· Exista si cativa microvili

Procesul de sinteza al glicoproteinelor incepe cu asimilarea aminoacizilor din mediul extern, apoi urmeaza sinteza lantului polipeptidic in ribozomii atasati RE rugos. Lantul trece apoi in lumenul RE rugos unde are loc segregarea, dupa care este transportat prin microvezicule la aparatul Golgi. Aici are loc elaborarea si atasarea componentei glucidice la lantul polipeptidic. De asemenea glicoproteina este apoi sulfatata rezultand o glicoproteina sulfatata. De aici, dupa ambalarea in granule de secretie are loc transportul spre membrana apicala cu ajutorul elemnetelor de citoschelet si apoi exocitoza.

Granulele de secretie din celula caliciforma sau alte celule mucoase sunt granule de mucina. Atunci cand are loc fuzionarea endomembranei granulei de secretie cu membrana celulara are loc o modificare a permeabilitatii pentru apa, care va patrunde in granula de secretie si va hidrata continutul acesteia. Astfel se formeaza mucusul. Mucusul este deci mucina hidratata.

Celulele specializate in sinteza si secretia de lipidePot fi celule endocrine sau exocrine. Celulele exocrine sunt cele din glanda sebacee unde

secretia este o mixtura de lipide cu celule dezintegrate. Celulele endocrine sunt celulele care sintetizeaza steroizi: celulele gonadale (celulele Leydig la barbat si celulele foliculare si luteale la femeie), si celulele din corticosuprarenala.

Prototipul celulelor specializate in sinteza si secretia de lipide sunt celulele care secreta steroizi. La microscopul optic, in coloratie uzuala, ele au forma poligonala, cu nucleul central, eucromatic. Citoplasma este acidofila si cu aspect vacuolar datorat picaturilor de lipide pline cu precursor al hormonilor steroici (colesterol esterificat).

La microscopul electronic se observa un continut mare de reticul endoplasmic neted (REN) si mitocondrii cu criste tubuloveziculare. Nu se cunoaste semnificatia acestor criste mitocondriale speciale. Intre mitocondrii si REN exista stranse relatii functionale si structurale. Relatia structurala este data de faptul ca mitocondriile se afla printre cisternele REN. Relatia functionala este data de cooperarea dintre enzimele REN cu enzimele mitocondriale (unele din enzimele necesare procesului de sinteza apartin REN iar altele apartin mitocondriilor). Astfel, sinteza colesterolului din acetat este catalizata de enzime din REN, transformarea colesterolului in pregnenolona (prima etapa in procesul de sinteza propriu-zisa a hormonilor steroici) este catalizata de enzime mitocondriale iar restul etapelor pana la obtinerea diversilor hormoni steroici se parcurg datorita enzimelor din REN.

Celule epiteliale specializate pentru contractie (celulele mioepiteliale)Sunt localizate intre membrana bazala a unei celule epiteliale si membrana bazala (MB) a

tesutului epitelial. Se gasesc la nivelul adenomerilor (alveole sau acini) si al ductelor din anumite glande exocrine: glandele salivare, lacrimale, sudoripare si mamare.

6

La microscopul optic apar ca niste prelungiri care incercuiesc alveolele, acinii sau ductele. Prezinta putina citoplasma.

La microscopul electronic, in citoplasma se observa:1. existenta filamentelor intermediare de citocheratina, fapt care atesta originea lor epiteliala2. existenta proteinelor contractile (actina, miozina si tropomiozina), organizate in mod asemanator

cu cele din fibra musculara neteda3. existenta jonctiunilor gap si a desmozomilor. Jonctiunile gap se formeaza intre celulele

mioepiteliale alaturate, fapt care asigura actiunea sincrona a celulelor mioepiteliale. Desmozomii se formeaza intre celulele epiteliale si celulele din unitatile secretorii sau din ducte si astfel se produce o tensiune asupra unitatii secretorii si se ajuta la eliminarea granulelor de secretie.

7