LAA SOSTANZASOSTANZA FONDAMENTALEFONDAMENTALE ANISTAANISTA
Risulta formata essenzialmente da proteoglicani e, in minor quantità, da glicoproteine. Legate agli uni e agli altri ci sono anche notevoli quantità di acqua e soluti (ioni, aminoacidi, monosaccaridi, acidi grassi, gas respiratori, ecc.). La presenza di acqua legata alle componenti macromolecolari della sostanza fondamentale conferisce a questa caratteristiche di incomprimibilità.
134 Sezione di istologia – 18. Il tessuto connettivo
Proteoglicani
I proteoglicani risultano formati dall’unione di una catena polipeptidica piuttosto breve con un numero rilevante di molecole di glicosaminoglicano. Dal punto di vista istologico i proteoglicani sono difficili da identificare nella sostanza fondamentale anista perché, nei normali tessuti connettivi, vengono rimossi dai processi di fissazione, a meno che non si usino fissativi particolari, specifici per la componente zuccherina dei glicosaminoglicani. Altrimenti è possibile metterli in evidenza soltanto in tessuti che ne siano particolarmente ricchi e in cui vi sia una trama sufficientemente fitta da ostacolare la loro rimozione in massa durante l’allestimento del preparato: un tipico tessuto di questo genere è il tessuto cartilagineo. Un altro metodo per studiare i proteoglicani consiste nello sfruttare il freddo come metodo di fissazione. Quando vengano preservati, i proteoglicani si rivelano basofili e metacromatici in virtù della presenza di una componente polianionica.
Glicosaminoglicani
I glicosaminoglicani (GAG) sono polimeri di zuccheri sostituiti, di zuccheri, cioè, dove ai gruppi ossidrilici si sostituiscono altri gruppi. A differenza del glicogeno, i glicosaminoglicani hanno una struttura lineare lungo la quale si ripete un motivo costituito da un acido uronico e da una esosammina eventualmente solfatati o fosfatati.
L’acido uronico è uno zucchero acido perché è un esoso il cui carbonio 6 è legato ad un gruppo carbossilico anziché al raggruppamento CH2OH. Se l’esoso è il glucosio, avremo l’acido glicuronico, se l’esoso è il galattosio, avremo l’acido galatturonico.
L’esosammina presenta un gruppo amminico al posto del gruppo COOH in posizione 2. Il gruppo amminico può legarsi, per esempio, all’acido acetico con un legame amidico e formare l’acetilesosammina.
In base alle caratteristiche degli zuccheri esosi che costituiscono il GAG distinguiamo:
Acido ialuronico. È formato dalla ripetizione di una molecola di acido glicuronico e da una molecola di
N-acetil glucosammina. La porzione acida conferisce all’acido ialuronico caratteristiche di basofilia ma non di metacromasia in quanto le cariche negative dovute ai gruppi carbossilici sono ad una distanza maggiore di 5Å e l’esosammina non ha cariche negative. L’acido ialuronico si trova in molti tessuti connettivi, soprattutto nelle forme lasse in cui la componente extracellulare prevale sulla componente fibrosa. Generalmente non è legato a proteine ma forma un filamento che può fungere da impalcatura per il montaggio trasversale di altri proteoglicani.
Condroitinsolfato A. Il dimero di base è formato da acido glicuronico e da N-acetil galattosammina
solfatata al carbonio 4, uniti da legame 1 – 3 glicosidico. Si trova nella cartilagine (da cui è stato isolato), nelle ossa, nel derma, nei tendini.
Condroitinsolfato C. È simile al condroitinsolfato A ma in questo caso abbiamo l’N-acetil
Sezione di istologia – 18. Il tessuto connettivo 135 Condroitinsolfato B. Ha poco in comune con i due precedenti in quanto la costituzione del dimero è
diversa per quel che riguarda l’acido uronico che è acido iduronico. L’esosammina è N-acetil galattosammina solfatata al carbonio 4. Il condroitinsolfato B ha una caratteristica che gli altri due condroitinsolfati non hanno: l’affinità per le fibre collagene e la possibilità di legarsi ad esse che deriva dalla capacità delle cariche negative di legarsi ai residui basici delle molecole di tropocollagene. Su questa caratteristica si basa il sistema di orientamento delle molecole di tropocollagene nella formazione della microfibrilla cui accennavamo precedentemente.
Cheratansolfato. L’acido uronico deriva dal galattosio. L’esosammina è una N-acetil glucosammina
solfatata che conferisce a questo GAG caratteristiche di acidità. Lo troviamo in piccole quantità in tutti i tessuti che abbiamo fin qui indicato. È abbondante nel tessuto connettivo che forma la parte stromale della cornea.
Eparansolfato. È simile all’eparina, molecola presente nei mastociti, ed è formato dal ripetersi di un
dimero costituito da acido glicuronico e da N-acetil glucosammina. Entrambi gli zuccheri sono solfatati e per questo motivo l’eparansolfato presenta caratteristiche di basofilia e di metacromasia. Si trova nella matrice pericellulare, quella più prossima al glicocalice delle cellule. Si sa che molte molecole connesse con l’adesione delle cellule al substrato hanno affinità per l’eparansolfato che ha un ruolo nel garantire l’adesione delle cellule ai vari substrati connettivi; questo vale sia per le cellule stanziali che per quelle che si muovono: esse utilizzano l’eparansolfato come delle maniglie su cui ancorarsi per creare il punto di forza necessario al loro movimento ameboide.
In linea di massima il proteoglicano è una molecola asimmetrica: ad un’estremità si concentrano i condroitinsolfati con grado di solfatazione relativamente basso, all’altra estremità si concentra, invece, il cheratansolfato che conferisce alla molecola una configurazione tridimensionale adatta a legarsi all’acido ialuronico con legami labili, non covalenti, che si rompono facilmente variando la forza ionica del mezzo. In virtù delle caratteristiche chimiche dei GAG, i proteoglicani hanno una caratteristica particolare: possono legare grandi quantità di acqua la quale si immobilizza all’interno del volume occupato dalla molecola in vivo. Il proteoglicano legato all’acqua costituisce una struttura voluminosa (1-2 m) che definiamo volume escluso. Il volume escluso è fondamentale negli scambi fra sangue e tessuti: l’acqua e le sostanze disciolte, una volta fuoriusciti dal vaso sanguigno percolano lentamente attraverso il volume escluso dei vari glicosamminoglicani rallentando il flusso in modo da far avvenire in modo ottimale lo scambio con le cellule. In condizioni fisiologiche l’acqua imprigionata nel glicosamminoglicano conferisce al tessuto connettivo resistenza alla pressione e turgidità. I proteoglicani sono soggetti a processi di invecchiamento che riguardano soprattutto i condroitinsolfati e che sono dovuti principalmente alla formazione in sede locale di metaboliti tossici dell’ossigeno quali i radicali liberi; essi provocano la progressiva riduzione dell’attitudine della sostanza fondamentale a trattenere acqua nel tessuto connettivo. Le persone anziane, infatti, hanno tessuti più disidratati e meno elastici di un giovane.
Riscontri clinici
L’impalcatura macromolecolare formata dai proteoglicani costituisce anche un sistema di difesa contro la diffusione di germi patogeni che abbiano attraversato la barriera rappresentata dagli epiteli di rivestimento. Date le loro dimensioni i germi non riescono a passare le maglie dei proteoglicani e
136 Sezione di istologia – 18. Il tessuto connettivo rimangono confinati nella sede dell’inoculo finché non giungono cellule deputate alla difesa. Alcuni germi patogeni particolarmente virulenti producono degli enzimi, come la ialuronidasi, che depolimerizzano i GAG della sostanza fondamentale; fluidificano quindi la sostanza fondamentale smembrando l’edificio macromolecolare rappresentato dai proteoglicani e riescono a farsi strada nei tessuti diffondendosi nell’organismo ospite.
Un’altra condizione patologica che si associa ad una disfunzione dei proteoglicani è rappresentata dall’edema. Esso si manifesta quando, per ragioni vascolari o per altri motivi, la quantità di acqua che esce dai vasi sanguigni in un determinato tessuto supera la capacità legante dei proteoglicani. In questi casi le molecole dei proteoglicani tendono ad allontanarsi lasciando degli spazi in cui le sostanze possono diffondere liberamente. L’elemento corporeo interessato dall’edema si gonfia ed appare più molle del normale. L’edema può essere causato anche da fenomeni infiammatori che possono aumentare la permeabilità dei vasi sanguigni e permettere così all’acqua ed alle sostanze in essa disciolte di affluire nei tessuti in quantità superiori alla capacità legante dei glicosamminoglicani: parliamo in questo caso di
edema infiammatorio.
Glicoproteine
Nella sostanza fondamentale sono presenti anche glicoproteine. Sono molecole più piccole dei proteoglicani con una componente proteica relativamente più abbondante rispetto a quella oligosaccaridica. Le glicoproteine della sostanza fondamentale sono associate ad un numero variabile di oligosaccaridi che formano catenelle ramificate. Solitamente si tratta di oligosaccaridi costituiti da monomeri zuccherini semplici anche se si può trovare una certa quantità di acido sialico, come nei glicocalici. L’acido sialico conferisce acidità alla molecola ma la caratteristica delle glicoproteine è quella di conferire PAS positività a quei tessuti dove siano sufficientemente abbondanti79.
Alcune glicoproteine della sostanza fondamentale non hanno origine autoctona ma derivano dal plasma. Tra le glicoproteine della sostanza fondamentale ci sono alcune molecole con funzione strutturale perché mediano l’adesione delle cellule alla matrice connettivale: tra queste una delle più diffuse e la
fibronectina, una glicoproteina stabilizzata da legami disolfuro, glicosilata in certe porzioni, che
ritroviamo nella matrice pericellulare. La fibronectina possiede diversi domini con funzioni diverse. Un dominio molecolare è affine all’eparansolfato e al collagene IV che ritroviamo a livello delle lamine basali. L’estremità opposta della molecola, invece, è affine per alcune molecole proprie di proteine intrinseche di membrana e che si chiamano integrine: esse fungono da recettori per la fibronectina e sono connesse a strutture citoscheletriche. Il complesso integrina - fibronectina è un punto di forza sulla membrana con cui la cellula può agganciarsi alla matrice e che può essere utilizzato dalla cellula o per rimanere salda nella sua posizione o per muoversi sulla matrice se la cellula è dotata di movimento ameboide.
Un’altra glicoproteina della sostanza fondamentale simile alla fibronectina è la laminina. È circa tre volte più grande della fibronectina ed è formata da tre catene polipeptidiche (una maggiore e due minori) disposte a croce romana. Anche la laminina, da un punto di vista funzionale, si comporta come la fibronectina: ha un dominio molecolare affine alla matrice pericellulare ed un dominio affine ad un 79 I proteoglicani, invece, non sono mai PAS positivi perché non hanno gruppi OH.
Sezione di istologia – 18. Il tessuto connettivo 137 integrina che, in questo caso, funge da recettore per la laminina. La laminina è prodotta prevalentemente
dagli elementi parenchimali, dalle cellule di un tessuto specifico che è in rapporto con il tessuto connettivo. Dopo essere stata secreta la laminina funge da sistema di ancoraggio della cellula sul tessuto. Il nome laminina deriva dal fatto che questa glicoproteina è presente in grande quantità nelle lamine basali che sono le strutture di connessione degli elementi parenchimali al connettivo.
Recentemente si sono isolate altre molecole della matrice cellulare come l’entactina, la condronectina, l’osteonectina che sono accomunate dall’attitudine a vincolare le cellule al substrato.