• La caratteristica fondamentale del tessuto connettivo è quella di essere costituito da cellule e sostanza intercellulare

•La sostanza intercellulare a sua volta è costituita da fibre e sostanza fondamentale amorfa

• Il tessuto connettivo ha sede negli spazi che si trovano tra gli altri tessuti e perciò li connette tra loro

•concorre con gli altri tessuti a formare organi e apparati (fa eccezione il sistema nervoso dove il tessuto connettivo non è presente ed è sostituito da un tessuto specifico detto Nevroglia)

•In generale svolge diverse funzioni: sostegno meccanico, trofismo, difesa, riserva energetica

generalità

Fanno parte del tessuto connettivo:

–tessuto connettivo propriamente detto

–tessuto cartilagineo –tessuto osseo –sangue

Tessuto connettivo propriamente detto: Fibre

• le fibre presenti nel tessuto connettivo propriamente detto sono di tre tipi: collagene, reticolari ed elastiche

le fibre collagene• sono molto resistenti alla trazione: il tendine di Achille può

resistere a sollecitazioni di circa 500 kg• l’allungamento della fibra (deformazione) è del tutto

trascurabile, essendo dell’ordine del 2%• sottoposte all’ebollizione, il calore denatura le molecole

proteiche che, dopo il raffreddamento della miscela, danno origine a un gel altamente viscoso (gelatina)

• le fibre collagene presentano un diametro compreso tra 1 e 12 µm mentre la loro lunghezza non è quantificabile

aspetto istologico

• nelle sezioni istologiche risultano acidofile e si colorano:• in rosa con l’eosina• in rosso con il metodo di Van Geeson• in blu con la colorazione di Mallory• sono debolmente PAS positive• sono scarsamente argirofile

• nel connettivo sono distribuite in maniera casuale e assumono un andamento ondulato a meno che non si trovino sotto tensione e allora appaiono distese

• ogni fibra mostra una debole striatura longitudinale il ché suggerisce che sia costituita da fibre più piccole

• le striature longitudinali corrispondono appunto alle fibrille che presentano un diametro compreso tra 0,2 e 0,5 µm

• le fibrille sono a loro volta costituite da microfibrille di spessore variabile tra 20 e 150 nm.

• queste risultano dall’associazione delle molecole di collagene

Microfibrille al microscopio elettronico

• le microfibrille, colorate con sali di Pb per la microscopia elettronica, appaiono striate trasversalmente da bande chiare e scure che si ripetono ogni 67 – 70 nm

• l’esistenza di questa striatura periodica, rappresenta la caratteristica fondamentale delle microfibrille,

• la striatura permette l’identificazione delle fibre collagene al microscopio elettronico

composizione molecolare del collagene• Il nome collagene deriva dal greco, significa

generatore di colla• Studi biochimici (elettroforesi, diffrattografia rx

ecc) hanno permesso di studiare la struttura e la composizione

• le molecole di collagene (tropocollagene) hanno lunghezza di 280-300 nm e spessore di 1,4 nm

• nei Vertebrati superiori il collagenerappresenta la proteina più abbondante, (quasi 1/3 delle proteine totali dell’organismo)

• il collagene è una glicoproteina che si caratterizza per la ricchezza in glicina, prolina e idrossiprolina

composizione molecolare del collagene• ogni molecola di tropocollagene è a sua volta

costituita da tre catene polipeptidiche elementari(catene alfa)

• Il tipo di collagene più diffuso (tipo I)è formato da due catene identiche: alfa1 e da una catena diversa: alfa2

• la sequenza amminoacidica di ognuna di queste catene polipeptidiche è costituita da 333 tripletteelementari che si ripetono periodicamente

• Le triplette amminoacidiche più frequenti sono del tipo: – Glicina –prolina– x– Glicina-x-idrossiprolina

• La X è rappresentata da altri amminoacidi (alanina, arginina, ecc lisina, idrossilisina)

Fibrillogenesi

• con metodi autoradiografici è stato possibile studiare le modalità di sintesi del collagene da parte dei fibroblasti:1) le catene proteiche (alfa) vengono allestite

a livello del reticolo endoplasmatico rugoso

2) Segue a) l’idrossilazione, b) l’aggiunta di catene zuccherine e c) la formazione di triplici catene

3) l’assemblaggio delle molecole di collagene nella costituzione delle microfibrilleavviene all’esterno della cellula

1) Sintesi delle catene alfa

• I geni che codificano per le catene alfa del collagene sono almeno 34 e sono indicati con il prefisso COL

• La trascrizione delle informazioni contenute nel codice genetico risultano nella sintesi delle singole catene polipeptidiche (catene alfa)

• si costituisce così una sequenza polipeptidica che prende il nome di pre-pro-collagene

2a) Idrossilazione del peptide• A questo punto avviene l’idrossilazione della lisina e

della prolina del peptide da parte degli enzimi prolil-ossidasi e lisil-ossidasi

• In conseguenza si producono idrossiprolina e idrossilisina

• Questi AA idrossilati hanno il compito di agevolare i legami crociati tra le catene alfa che consolidano la struttura molecolare

• Questa reazione enzimatica richiede vitamina C come cofattore

• Nella carenza di vitamina c (scorbuto) il collagene ha triplici eliche deboli

2b) Glicosilazione del peptide

• la glicosilazione si verifica mediante l’aggiunta di monomeri di glucosio o di galattosio

• questi si legano ai gruppi idrossilici posti sulla lisina (non su quelli della prolina)

2c) Formazione del procollagene• I pro-peptidi idrossilati e glicosilati si avvolgono girando

verso sinistra e così tre pro-peptidi formano la triplice elica definita procollagene

• Il procollagene è costituito da: – una parte centrale in cui i tre peptidi sono avvolti a

spirale– due estremità in cui i tre peptidi rimangono sciolti, non

avvolti a spirale (libere alle estremità)• a questo punto il procollagene viene inserito in vescicole di

trasferimento e viene traghettato all’apparato del Golgi• A questo livello vengono aggiunti oligosaccaridi (non più

monomeri zuccherini)• Successivamente il procollagene è accolto in vescicole di

secrezione e riversato all’esterno della cellula

3) Assemblaggio delle molecole di procollagene

• le parti non spiralizzate sono denominate telopeptide N (l’estremità amino-terminale e telopeptide C (l’estremità carbossi-terminale)

• la molecola di procollagene si organizza come struttura filamentosa nell’interno del fibroblasta viene poi esocitata nell'ambiente extracellulare dove si orienta grazie alla presenza dei telopeptidi

• la polarizzazione dei due telopeptidi permette l’orientamento del procollagene (il telopeptide N si contrappone al telopeptide C)

• Si forma una serie di molecole filamentose orientate una di seguito all’altra e disposte in file parallele

3) Assemblaggio delle molecole di procollagene

• il fibroblasta sintetizza inoltre due enzimi che hanno il compito di allontanare i due telopeptidi (telopeptidasi: N proteasi e C proteasi)

• quando le molecole filamentose si sono orientate interviene l’azione dei due enzimi che staccano i telopeptidi

• a questo punto si ottiene una molecola compiuta di collagene o tropocollagene (280 nm), molecola che presenta un aspetto lineare con un ispessimento (testa) ad un’estremità

• Nella sindrome di Ehlers-Danlos il collagene non elimina telopeptidi e non si forma correttamente

• In alcuni tipi di collagene (collagene III) non tutti i telopeptidi vengono eliminati, alcuni sono trattenuti– ciò non permette il collegamento tra le molecole che

compongono la microfibrilla come avviene per le fibre collagene

– in definitiva si formano fasci più sottili per la permanenza dei telopeptidi

Stabilizzazione delle molecole

• Le molecole delle file adiacenti stabiliscono tra loro legami (ponti H , ponti disulfuro ecc)

• Infatti lo stadio finale avviene di nuovo grazie all’enzima Lysyl-ossidasi

• Agisce su lisina e idrossilisina producendo gruppi aldeidici

• Tali gruppi potranno andare incontro alla formazione di legami covalenti tra le molecole di tropocollagene

bandeggiatura delle microfibrille: disposizione delle molecole

• le microfibrille risultano quindi dall’assemblaggio del tropocollagene e presentano la bandeggiatura regolare (periodo), che si ripropone ogni 64-70 nm

• Secondo il modello più accreditato di organizzazione le molecole di tropocollagene si allineerebbero “testa-coda” e le singole molecole si assocerebbero tra di loro sovrapponendosi su linee parallele, sfasandosi di un quarto della lunghezza

• in ogni linea una molecola distanzierebbe la testa dalla coda della molecola che la precede lasciando un intervallo

• nello spessore delle microfibrille si alternerebbero bande di sovrapposizione completa di molecole e bande contenenti intervalli (zone porose)

• la bandeggiatura sarebbe dovuta alla colorazione della microscopia elettronica: – le bande di sovrapposizione molecolare appaiono chiare (il colorante non

penetra), – le zone porose appaiono scure (il colorante penetra)

Tipi di collageneEsistono vari tipi di collagene

• collageni fibrillari: i piu noti sono:» Tipo I (tendini, legamenti, derma e osso) » Tipo II (cartilagine ialina) » Tipo III fibre reticolari (stroma reticolare degli

organi)

• collageni associati ai collageni fibrillari» Tipo IX al tipo II» Tipo X e XII al tipo I

• collageni a catena corta» Tipo IV , V e VII (membrane basali)

Fibre reticolari

• sono costituite da collagene di tipo III• sono presenti a livello delle strutture più delicate

(stroma) degli organi (ghiandole endocrine e esocrine, tessuto linfoide ecc)

• formano un sostegno delicato su cui poggiano le cellule tipiche di ciascun organo (parenchima)

• non costituiscono fasci grossolani come le fibre collagene, ma formano una rete a maglie sottili (non tutti i telopeptidi del collagene tipo III vengono allontanati)

• sono fortemente PAS positive e si colorano in nero con il nitrato di Argento (metodo del Bielscowscky)

• Queste caratteristiche istologiche sono legate al maggior contenuto in carboidrati

• Infatti la molecola di collagene III contiene una quantità maggiore di idrossilisina che lega residui zuccherini

Fibre elastiche• sono presenti nel connettivo per conferire elasticità al

tessuto– parete delle arterie, ligamenti – organi estensibili come polmoni

• in certi casi (parete delle arterie,) sono più numerose e costituiscono il Tessuto elastico vero e proprio (membrane elastiche fenestrate)

• Possono allungarsi fino ad una volta e mezzo la loro lunghezza e poi tornare alle dimensioni originarie

• sono sottili (0,2 – 1µ di diametro) e molto resistenti ad agenti chimici e fisici (digerite da elastasi, enzima prodotto dal pancreas)

• nel connettivo si riuniscono a formare una rete a maglie lasse

• non si evidenziano con i metodi usuali e si possono colorare in marrone con l’orceina o in blu con la resorcin fucsina (metodo di Weigert)

Composizione delle fibre elastiche• sono costituite da

– una componente amorfa: ELASTINA• differisce dal collagene per il contenuto in aminoacidi

(valina, alanina, desmosina e isosdesmosina)• esiste in forma solubile (tropoelastina) ed insolubile

(elastina = polimero di tropoelastina)• La trasformazione è dovuta a lisil-ossidasi che genera

gruppi aldeidici reattivi sulla tropoelastina• I gruppi aldeidici reattivi formano ponti con altre lisine

dando luogo a desmosina e isodesmosina– una componente microfibrillare: FIBRILLINA

• glicoproteina che forma microfibrille di 5 -10 nm di diametro

• Nelle microfibrille oltre a fibrillina si ritrovano proteoglicani (condroitinsolfato, dermatansolfato) e una glicoproteina (MAGP1 = glicoproteina associata alle microfibrille)

– Fibre Oxitalan: sono la forma immatura delle fibre elastiche

• Sono costituite da fibrillina che quindi si può trovare allo stato microfibrillare anche al di fuori della costituzione delle fibre elastiche

• Si possono trovare in forma isolata nella matrice extracellulare