Histología

Células y matriz extracelular

M. Rojas

Células en un tejido

• Al estudiar las células, aprendemos sus distintos organelos y los representamos en esquemas:

Células en un tejido• Sin embargo, en la practica no es

precisamente igual, y hay que interpretar correctamente lo que vemos

H-E de epitelio intestinal MET de epitelio intestinal (mayor aumento)

¿Qué vemos en una célula?• En los preparados de H-E, lo que

se ve con mas claridad es el núcleo, redondo u ovalado, teñido por la hematoxilina. El citoplasma se suele ver eosinófilo, mientras que el retículo rugoso suele ser basófilo. Suelen haber espacios blancos, que llamamos “inclusiones” pues corresponden a material que se perdió durante la fijación (con frecuencia corresponden a lípidos o material de secreción).

Intestino delgado

¿Qué vemos en una célula?

• Lo que vemos en una célula, a aumento estándar (x10, x20, x40) también responde a la función que cumple. Una célula en activa síntesis de proteínas tendrá citoplasma basófilo (por el RER), mientras que una célula absortiva tendrá abundantes mitocondrias (zona mas clara en la región basal).

Páncreas

Intestino delgado

¿Qué vemos en una célula?• En los preparados para microscopía electrónica de transmisión (MET)

tenemos una resolución miles de veces mayor (del orden de los nanómetros), por lo que vemos con claridad estructuras como la membrana celular, núcleo y nucleólos, retículos, Golgi, lisosomas, vacuolas, inclusiones y gránulos de distinto tipo (por ejemplo, gránulos de glucógeno)

Las células en la matriz

• Una célula puede estar completamente inmersa en la matriz extracelular (como los fibroblastos y los osteocitos) o bien , sólo unida a ella por un aspecto, y el resto queda expuesta a una cavidad (por ejemplo, las células epiteliales)

cavidad

Celulas epiteliales

Matriz extracelular

Núcleo de fibroblasto

Matriz extracelular

• La matriz extracelular es tan importante como las mismas células, pues proveen el medio inmediato donde la célula interactúa con otras, obtiene nutrientes, elimina desechos y se organizan como conjunto para formar un tejido íntegro y funcional.

• La matriz varía en cantidad, composición y disposición espacial entre los distintos tejidos presentes en un organismo pluricelular.

Matriz extracelular

• Se puede descomponer en dos partes:– Fibras proteicas (colágeno, reticulares, elásticas)– Sustancia amorfa o fundamental: (proteoglicanos,

glicosaminoglicanos, proteínas multiadhesivas)

Colágeno• Se disponen como fibras colágenas (fibers).• Cada fibra colágena esta formada de fibrillas

colágenas (fibrils).• Cada fibrilla está compuesta de moléculas de

colágeno.• Al microscopio óptico, se ven como estructuras

onduladas de espesor variable y longitud indeterminada.

• Se tiñen bien con eosina, azul de anilina (tricrómica de Mallory), verde luz (técnica de Masson).

Colágeno

• Las bandas onduladas que se ven en la imagen corresponden a fibras colágenas. Los pequeños cuerpos densos (F) corresponden a los núcleos de células del tejido conjuntivo llamadas fibroblastos, que se dedican, entre otras funciones, a sintetizar el colágeno.

H-E, Aumento x600

Colágeno

• Las fibrillas presentan un patrón de bandas transversales cada 68 nm.

• Esto se explica por la disposición de las moléculas de colágeno que forman la fibrilla.

Microscopía de fuerza atómica

Colágeno• Al formar la fibrilla, las moléculas de

colágeno se alinean cabeza con cola en hileras que se superponen, con brechas entre las moléculas de cada hilera y un desfase de un cuarto de molécula entre las hileras contiguas.

• La resistencia de la molécula proviene de los enlaces covalentes entre hileras contiguas, y no de las uniones cabeza-cola en una hilera.

• Cada molécula de colágeno es una hélice triple, compuesta de tres cadenas polipeptídicas entrelazadas (cadenas alfa).

Colágeno• Las cadenas alfa, cada tres

aminoácidos, tienen una glicina (excepto en los extremos)

• Precediendo a la glicina, suele haber hidroxiprolina o hidroxilisina

• Sucediendo a la glicina, suele haber prolina

• La prolina, hidroxilisina y glicina, son fundamentales para la conformación en hélice triple

Colágeno• Se han identificado al menos 42

tipos de cadenas alfa, y unos 27 tipos de moléculas de colágeno según las combinaciones de cadenas alfa.

• Una molécula de colágeno es homotrimérica cuando está compuesta por un solo tipo de cadena alfa.

• Por otra parte, es heterotrimética cuando está compuesta por mas de un tipo de cadena alfa.

Colágeno

• Por ejemplo, el colágeno tipo I es heterotrimérico, tiene dos cadenas alfa idénticas (α1) y una distinta (α2). Se denota como [α1(I)]2 α2(I)

• El colágeno tipo II es homotrimérico (tres cadenas α1). Se denota [α1(II)]3

Colágeno

• Según el modelo de polimerización, pueden reconocerse varios tipos de colágeno:

– Colágenos fibrilares: fibras con bandas. Incluye el colágeno I, II, III, V, XI.

– FACIT: Asociados a fibrillas con hélices triples interrumpidas. Se unen en la superficie de otras fibras. Incluye el colágeno IX, XII, XIV, XVI, XIX, XX, XXI.

Colágeno

• Según el modelo de polimerización, pueden reconocerse varios tipos de colágeno:

– Colágenos formadores de redes hexagonales (VIII, X)

– Colágenos transmembrana (XIII, XVII, XXIII,XXV)

Colágeno• Según el modelo de polimerización, pueden

reconocerse varios tipos de colágeno:

– Multiplexinas: Colágenos con dominios en hélice triple e interrupciones múltiples (XV, XVIII, se encuentran en las membranas basales)

– Formadores de membranas basales (IV, supraestructura de colágeno en membrana basal de células epiteliales; VI, genera filamentos perlados; VII, forma fibrillas de anclaje que fijan la membrana basal a la matriz extracelular.

Fibras reticulares• Están compuestas por colágeno tipo

III. • Tienen un diámetro reducido y no

suelen organizarse en haces o fibras gruesas, sino en redes irregulares.

• NO se ven en preparados H-E.• Están presentes como estructura de

sostén en el tejido hematopoyético y linfopoyético (salvo el timo)

• Son producidas por células reticulares.

Fibras reticulares en un ganglio linfático, x650

Fibras reticulares• Están compuestas por colágeno tipo

III. • Tienen un diámetro reducido y no

suelen organizarse en haces o fibras gruesas, sino en redes irregulares.

• NO se ven en preparados H-E.• Están presentes como estructura de

sostén en el tejido hematopoyético y linfopoyético (salvo el timo)

• Son producidas por células reticulares.

Fibras reticulares en un ganglio linfático, x650

Fibras elásticas• Son delgadas y se organizan en redes

tridimensionales. • Dan distensibilidad e impiden el

desgarro del tejido por estiramiento excesivo.

• Se tiñen pobremente con eosina (se requiere tinción de orceína o resorcina-fucsina).

• Son producidas por los fibroblastos y células musculares lisas.

• Las fibras elásticas están compuestas de un núcleo central de elastina y una red circundante de microfibrillas de fibrilina.

Fibras elásticas (E) y colágenas (C), mesenterio de rata. x200

Fibras elásticas• Durante la síntesis de la fibra,

primero se forma la red de fibrilina. Sobre esa red, se deposita el material elástico (elastina)

• La elastina, al igual que el colágeno, abunda en glicina y prolina, pero tiene poca hidroxiprolina y carece de hidroxilisina.

• La elastina es hidrófoba (y por tanto, se enrolla al azar) debido a la distribución aleatoria de la glicina.

Fibras elásticas• La elastina también tiene desmosina

e isodesmosina, aminoácidos grandes exclusivos de esta proteína

• Se encargan de unir covalentemente cuatro moléculas de elastina.

• Se forman fibras de longitud variable o capas laminares (como en las arterias elásticas)

• La fibrilina-I, es una glicoproteína que se usa como sustrato para el armado de la fibra elástica. Sin ella, se forman láminas de elastina en su lugar.

Sustancia Fundamental• Sustancia viscosa, clara y resbaladiza al tacto. Posee un

alto contenido de agua y poca estructura morfológica. • Confiere propiedades distintas al tejido según el tipo de

molécula presente en él y las interacciones que establezcan (ej: la matriz cartilaginosa es muy distinta a la matriz ósea).

• Compuesta de proteoglucanos, GAG’s y proteínas multiadhesivas

• En los preparados H-E la sustancia fundamental se pierde, quedando espacios vacíos entre las fibras y células.

Glucosaminoglucanos (GAG)• Heteropolisacárido más

abundante de la sustancia fundamental.

• Polisacáridos de cadena larga, compuestos de monómeros de disacárido.

• Los monómeros contienen una de dos hexosas modificadas: N-acetilgalactosamina (GalNac) o N-acetilglucosamina (GlcNac) y un ácido urónico como el glucuronato o el iduronato.

GalNac

GlcNac

Glucuronato

Glucosaminoglucanos (GAG)

• Abundan en cargas negativas debido a los grupos sulfato y carbonilo que hay en muchos de los sacáridos (basófilos).

• La alta densidad de polianiones atrae agua, formando un gel hidratado. Esto permite la difusión rápida de las moléculas hidrosolubles.

• Su rigidez provee un armazón estructural para las células

• Están presentes tanto en la sustancia fundamental como en la superficie celular.

Glucosaminoglucanos (GAG)• Hialuronano: Difiere de los demás GAG

– Molécula rígida muy larga (miles de sacáridos, en lugar de varios centenares o menos).

– Pueden desplazar un volumen grande de agua– Sintetizados por enzimas en la superficie celular (los demás

GAG se sintetizan por modificaciones postraduccionales). – No contiene ningún grupo sulfato.– Presente en la sustancia fundamental como una cadena de

carbohidrato libre. Por medio de proteínas de enlace se une a proteoglucanos, formando aglomeraciones de proteoglucanos (que abundan en el tejido cartilaginoso).

– Posee sitios de unión a factores de crecimiento (TGF-β).

Proteoglucanos• Compuestos de GAG unidos a

una proteína central.• Los GAG se extienden

perpendicularmente desde el eje central, como las cerdas de un cepillo.

• Están presentes en la sustancia fundamental de todos los tejidos conjuntivos, y en forma de moléculas unidas a membranas en la superficie de muchos tipos celulares.

• Ej: agrecano, versicano, decorina, sindecano

Glucoproteínas multiadhesivas• Presentes en la sustancia fundamental, estabilizan la

matriz extracelular y la vinculan con la superficie celular.

• Poseen sitios de fijación para una gran variedad de moléculas de matriz, como los colágenos, los proteoglucanos y los GAG.

• También interaccionan con receptores de la superficie celular, como las integrinas y las lamininas.

• Regulan las funciones de la matriz relacionadas con el movimiento y la migración de las células.

Glucoproteínas multiadhesivas

• Fibronectina: – Glucoproteína más abundante del tejido conectivo.– Moléculas diméricas formadas por dos péptidos

semejantes.– Interaccionan con: heparán-sulfato, colágenos I, II,

III, fibrina, hialuronano, fibronectina, integrinas (receptor de superficie celular).

– Cumple una función importante en la adhesión celular a la matriz extracelular.

Glucoproteínas multiadhesivas• Laminina:

– Presente en las láminas basales y láminas externas. – Posee sitios de unión para colágeno IV, heparán sulfato, heparina,

entactina, laminina y el receptor de laminina en la superficie celular.

• Tenascina:– Aparece durante la embriogénesis, pero su síntesis de inactiva en los

tejidos maduros.– Reaparece durante la curación de heridas, también está presente en

las uniones músculotendinosas y en los tumores malignos. – Tiene sitios de fijación para fibrinógeno, heparina y factores de

crecimiento EGF. Participa en la adhesión celular a la matriz extracelular.

Glucoproteínas multiadhesivas• Osteopontina:– Presente en la matriz

extracelular del tejido óseo.

– Se une a los osteoclastos y los adhiere a la superficie ósea subyacente.

– Desempeña un papel importante en el secuestro de calcio y en la promoción de la calcificación de la matriz extracelular.