Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia PRACTICA Nº 14: TEJIDOS DE FUNCIÓN TRÓFICA Y MECÁNICA Dr. Joaquín De Juan Herrero© 1) OBJETIVOS Esta práctica tienen como objetivo fundamental proporcionarte las herramientas necesarias para que aprendas a distinguir las características microscópicas de los diferentes tipos de tejidos de función trófica y mecánica y a través de ellas sus funciones en del organismo. Funciones que a su vez derivan de las características de sus células y de sus derivados (la matriz extracelular). En concreto, al finalizar esta practica, habrás alcanzado o estarás en disposición de alcanzar los siguientes objetivos generales, ser capaz de: a. Describir, identificar y clasificar los tejidos de función trófica y mecánica que forman: el estroma, las laminas propias y las submucosas, así como, las estructuras de relleno, envoltura, sostén y tracción de las distintas partes del organismo.. b. Describir e identificar las características microscópicas (ópticas y electrónicas) y funcionales de los tejidos de función trófica y mecánica. c. Describir, identificar y clasificar los diferentes tipos de células los tejidos de función trófica y mecánica, enunciando su origen histogenético. d. Describir e identificar las características microscópicas (ópticas y electrónicas) y funcionales de las células de los tejidos de función trófica y mecánica, enunciando sus principales propiedades tintoriales. e. Describir, identificar y clasificar los diferentes tipos de fibras de los tejidos de función trófica y mecánica, enunciando sus principales propiedades físico- químicas. f. Describir e identificar las características microscópicas (ópticas y electrónicas) y funcionales de los diferentes tipos de fibras de los tejidos de función trófica y mecánica enunciando sus principales propiedades tintoriales. g. Describir, identificar y clasificar los diferentes tipos de sustancia fundamental de los tejidos de función trófica y mecánica, enunciando sus principales propiedades físico-químicas. h. Describir e identificar las características microscópicas (ópticas y electrónicas) y funcionales de la sustancia fundamental de los diferentes tejidos de función trófica y mecánica enunciando sus principales propiedades tintoriales. i) En resumen, al finalizar las prácticas sobre los tejidos de función trófica y mecánica, habrás alcanzado o estarás en disposición de alcanzar los anteriores objetivos generales aplicados a los siguientes tipos (y sus variedades) de tejidos de función trófica y mecánica: Tejidos conectivos propiamente dichos: Tejido conectivo mesenquimatoso Tejido conectivo mucoso Tejido conectivo laxo o areolar Tejido conectivo reticular Tejido conectivo denso: Modelado (orientado): de haces paralelos y de haces entrecruzados No modelado (no orientado) Tejido conectivo elástico Tejido adiposo: Unilocular (Grasa blanca) y Multilocular (Grasa parda) Tejido pigmentario Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia Tejidos esqueléticos: Tejido cartilaginoso Hialino Fibroso Elástico Tejido óseo: Laminar y alaminar Esponjoso y compacto 2) ALGUNOS CONCEPTOS PREVIOS: A) Concepto de tejidos de función trófica y mecánica Denominamos tejidos de función trófica y mecánica, a las asociaciones celulares de los metazoos caracterizadas por poseer células separadas e inmersas en una importante matriz extracelular constituida por fibras y sustancia fundamental (Figura 1). Figura 1: Modelo simbólico de los tejidos de Función trófica y Mecánica (Tomado de J.De Juan, 1984, 1996; 1999). B) Células de los tejidos de función trófica y mecánica: Las células de este grupo de tejidos son extraordinariamente variadas tanto en su morfología y origen, como desde el punto de vista de su actividad funcional, dependiendo del tipo de tejido que consideremos. Sin embargo, las células más importantes, son las encargadas de producir la matriz extracelular (o sea, la sustancia fundamental y las fibras de la matriz extracelular). Dichas células, de forma simplificada, están representadas por los fibroblastos/fibrocitos y células asimiladas a ellos, como los condroblastos/condrocitos, osteoblastos/ osteocitos, etc. En el cuadro 1, se recoge una breve clasificación de células Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia productoras de matriz extracelular, entre las que se encuentran los fibroblastos y otras asimiladas a ellos. Además de los fibroblastos y las células asimiladas a los mismos, los tejidos de función trófica y mecánica cuentan, según la variedad de tejido considerada, con otros tipos celulares (Cuadro 2), siendo el tejido conectivo laxo el que posee una mayor representación de estos otros tipos celulares. Cuadro 1: Células especializadas en la secreción de la matriz extracelular 1. De naturaleza epitelial: 1.1. Ameloblastos del diente 1.2. Células del plano semilunar del aparato vestibular del oído 1.3. Células interdentales del órgano de Corti del oído interno 2. De naturaleza no epitelial: Tejidos conectivos propiamente dichos 2.1. Células mesenquimatosas (mesénquima embrinario) 2.2. Fibroblastos de los tejidos conectivos propiamente dichos A) Del tejido conectivo mucoso B) Del tejido conectivo laxo C) Del tejido conectivo reticular (órganos hematopoyéticos, glándulas endocrinas) D) Del tejido conectivo denso (modelado y no modelado) E) Del tejido conectivo elástico F) Tejido adiposo (unilocular y multilocular) G) Tejido conectivo pigmentario 2.3. Pericitos Tejidos esqueléticos 2.4. Cementoblastos/cementocitos 2.5. Odontoblastos/odontocitos 2.6. Condroblastos/Condrocitos: A) Del cartílago hialino B) Del cartílago elástico C) Del fibrocartílago 2.7. Osteoblastos/osteocitos 2.8. Células madre osteoprogenitoras Otras variedades 2.9. Hialocito del humor vítreo del ojo 2.10. célula estrellada del espacio perilinfático del oído Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia Cuadro 2: Tipos de células en los tejidos de función trófica y mecánica 1. Fijas: 1.1. Fibroblastos/Fibrocitos y asimiladas (adipocitos, condroblastos, osteoblastos, etc.) 2. Moviles: 2.1. Procedentes de la sangre (De los sistemas defensivos inmunitarios) A) Leucocitos granulocitos: neutrofilos, basofilos y eosinofilos B) De la serie linfoide: linfocitos y células plasmáticas C) Mastocitos o células cebadas D) Histiocitos, macrofagos, monocitos y células asociadas Figura 2: Fibroblasto sintetizando los componentes de la mátriz extracelular: (A) colágeno, (B) Fibras elásticas, (C) Sustancia fundamental. Imagen tomada de Krstic (1985). Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia C) La matriz extracelular: En los organismos eucariotas, las células se reúnen para formar agregados celulares (asociaciones celulares) más complejos denominados "tejidos". Aunque en muchos de estos agregados las células están en intima aposición unas con otras, como ocurre en el tejido epitelial y en el tejido nervioso, en los tejidos de función trófica y mecánica, las células guardan distancias entre si (Figura 1) lo que determina la existencia de un amplio "espacio extracelular" entre ellas. Evidentemente, el espacio extracelular no está vacío, se encuentra ocupado por un conjunto de elementos que conocemos con el nombre de "matriz extracelular" cuyos componentes son las fibras y la sustancia fundamental sintetizadas por los fibroblastos (o células similares (ver figura 2 y cuadro 1). a) Fibras: Las fibras son componentes alargados, de naturaleza proteíca, que proporcionan un sustrato mecánico (resistencia a la tracción de los tendones, elasticidad de las arterias, soporte para las células, etc.) a los organismos animales. Desde un punto de vista histológico se pueden distinguir tres tipos de fibras: De colágeno, elásticas y de reticulina (Figura 3). Figura 3: Fibroblasto sintetizando los componentes de la mátriz extracelular: (A) colágeno, (B) Fibras elásticas, (C) Sustancia fundamental. Imagen tomada de De Juan (1984, 1996, 1999 ). (a) Fibras de colágeno que se reunen formando fascículos; (B) Fibras de reticulina que forman redes (f); (c) Fibras elásticas que forman fascículos (g) y laminas fenestradas (h); (d) Fibrilina Figura 4: Modelo de lamina basal en la que el colágeno de tipo IV es un componente Fundamental. Recuerda su importancia en los epitelios. Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia Fibras de colágeno: Dejando de lado las principales características moleculares e histológicas que ya hemos estudiado en las clases teóricas, podemos decir que el colágeno se manifiesta al microscopio de tres formas diferentes: como fibras de colágeno (Figura 3a), como fibras de reticulina (Figura 3b) y formando parte de las laminas basales (Figura 4) que se encuentran, recubriendo parcial o totalmente, a las células de diferentes variedades de tejidos (epitelios, células musculares, células de Schwann, etc.) para separarlas de la matriz extracelular. Las fibras de colágeno se caracterizan por: + Ser la forma más frecuente de encontrar al colágeno. La mayoría están formadas por colágeno de tipo I. Se encuentran ampliamente distribuidas por tegumentos, tendones, huesos, ligamentos, cornea y tejido conectivo de los órgano internos. + Teñirse de rojo (Lamina 1 A del ejercicio 5), con el método de Van Gisson y de azul verdoso con el de Masson (Lamina 2 A del ejercicio 5). En preparaciones ordinarias de Hematoxilina-eosina (Lamina 1 B y 2 B del ejercicio 5) da una coloración rosada (eosinofilia, acidofilia). + Desde el punto de vista de la microscopia electrónica su unidad estructural es la microfibrilla (fibrilla unitaria) de colágeno que presentan una estriación transversal (Figura 8). Figura 5: Fibrilla de colágeno con su típica estriación transversal. Fibras de reticulina: Están formadas por colágeno del tipo III. se encuentran en tejidos como el hematopoyético y linfoide, en el estroma de las glándulas endocrinas, por fuera de las laminas basales junto con las que forman las membranas basales. Presentan las siguientes características: + Se tiñen con métodos de plata reducida como el método de Wilder dando el aspecto de redes tridimensionales de aspecto pardo-negruzco que dejan espacios claros (Lamina 4 A y 7 B del ejercicio 5). + Desde el punto de vista de la microscopia electrónica poseen microfibrillas que manifiestan una estriación transversal como las fibrillas de colágeno de las que son indistinguibles. Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia Fibras y laminas elásticas: Desde el punto de vista histológico la elastina junto con la fibrillina forman el material que constituyen las denominadas fibras y laminas elásticas del tejido conectivo. La elastina constituye un material amorfo, cuando se le ve al microscopio electrónico, rodeado, en la periferia, por microfibrillas (Figura 6). Figura 6: Formación de fibras elásticas por la reunión de elastina y fibrilina. Al microscopio óptico el material elástico de la matriz extracelular se manifiesta como fibras o como laminas fenestradas (en las arterias). Para detectarlas se utilizan las técnicas de la fucsina resorcina y la orceina (ver Lamina 18 B del ejercicio 5). c) La sustancia fundamental: Desde el punto de vista histológico la sustancia fundamental hace referencia a la parte de la matriz extracelular en la que se encuentran sumergidas las células y las fibras. Desde el punto de vista molecular está constituida, fundamentalmente, por un gel altamente hidratado formado por los proteoglicanos, cuyos polisacáridos son los glicosaminoglicanos. En la formación de la sustancia fundamental también intervienen el liquido intersticial y sales minerales en proporciones variables según la localización y tipo de tejido a considerar. En algunos textos de histología se denomina sustancia a amorfa al conjunto formado por las fibras y la sustancia fundamental debido a que con las técnicas histológicas convencionales se presentan como una sustancia homogénea sin que se puedan distinguir las fibras. Su aspecto microscópico varia de unos tejidos a otros. Para más detalles sobre los tejidos de función trófica y mecánica utiliza los tutoriales TUT4, TUT5, TUT6, TUT7 y TUT8 que encontrarás en Campus Virtual. Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia 3) EJERCICIOS A REALIZAR POR EL ALUMNO SOBRE LOS TEJIDOS DE FUNCIÓN TRÓFICA Y MECÁNICA Sigue las instrucciones del profesor y del cuadernillo de prácticas para realizar los siguientes ejercicios: 3.1. EJERCICIO 1 (Tejidos de función trófica y mecánica (1): Tipos celulares y matriz extracelular): Basándote en la lectura del tutorial TUT4, en el cuadernillo de prácticas y en las páginas web recogidas en la nota a pie de pagina1 recomendadas en Campus Virtual. Trata de dar una respuesta breve y precisa a los siguientes aspectos sobre los epitelios de revestimiento: 1) Realiza una breve definición de los tejidos de función trófica y mecánica. 2) Realiza una clasificación de las diferentes variedades de los tejidos de función trófica y mecánica. 3) Enumera las principales funciones de los tejidos de función trófica y mecánica. 4) ¿Cuáles son los elementos constituyentes básicos de los tejidos de función trófica y mecánica. 5) Realiza un cuadro que recoja todas las variedades de células de los tejidos de función trófica y mecánica. 6) Describe las principales características físicas, moleculares, fisiológicas e histológicas (tintoriales de las fibras de colágeno. 7) Describe las principales variedades de colágeno atendiendo a su localización, características moleculares e histológicas. 8) Establece las semejanzas y diferencias entre fibras de colágeno y de reticulina 9) Describe las características físicas, moleculares, fisiológicas e histológicas de las fibras elásticas. 10) Establece las diferencias entre elastina y fibrilina 11) Enumera las principales variedades de proteoglicanos, haciendo especial mención a la composición de sus glicosamino glicanos (GAGs) 12) Enumera las principales variedades de moléculas de adhesión de la matriz extracelular, haciendo especial mención a la fibronectina, laminina, tenascina y syndecan. 13) Realiza una definición de “tejido conectivo” propiamente dicho. 14) Describe las características microscópicas de los fibroblastos y establece la diferencia entre el concepto de fibroblasto y fibrocito. 15) Describe las principales funciones de los fibroblastos. 16) Describe los tipos de adipocitos y sus características microscópicas 17) Describe las principales funciones de los adipocitos 18) Describe las características microscópicas de los histiocitos. 19) Describe las principales funciones de los histiocitos. 20) Describe las variedades de linfocitos y sus características microscópicas 1 http://cellbio.utmb.edu/microanatomy/; http://www.udel.edu/biology/Wags/histopage/histopage.htm Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia 21) Describe las principales funciones de los linfocitos 22) Describe las características microscópicas de los plasmocitos o células plasmáticas.) 23) Describe las principales funciones de los plasmocitos o células plasmáticas. 24) Describe las características microscópicas de los mastocitos o células cebadas 25) Describe las principales funciones de los mastocitos o células cebadas. 26) Enumera algunas de las denominadas “enfermedades del colágeno” 3.2. EJERCICIO 2 (Tejidos de función trófica y mecánica (2): variedades Basándote en la lectura del tutorial TUT5 en el cuadernillo de prácticas y en las páginas web recogidas en la nota a pie de pagina2 recomendadas en Campus Virtual. Trata de dar una respuesta breve y precisa a los siguientes aspectos sobre las variedades de tejidos de función trófica y mecánica: 1) Enumera los principales criterios empleados para clasificar los tejidos “conectivos propiamente dichos”. 2) Realiza un esquema que recoja las variedades de los tejidos “conectivos propiamente dichos”. 3) Describe las principales características morfológicas del tejido conectivo mesenquimatoso. (Presta atención a las siguientes características: aspecto microscópico de sus células, tipos y distribución de las fibras, características de la sustancia fundamental). 4) Describe las principales localizaciones del tejido conectivo mesenquimatoso. Establece sus principales funciones. 5) Describe las principales características morfológicas del tejido conectivo mucoso. (Presta atención a las siguientes características: aspecto microscópico de sus células, tipos y distribución de las fibras, características de la sustancia fundamental). 6) Describe las principales localizaciones del tejido conectivo mucoso Establece sus principales funciones. 7) Describe las principales características morfológicas del tejido conectivo laxo. (Presta atención a las siguientes características: aspecto microscópico de sus células, tipos y distribución de las fibras, características de la sustancia fundamental). 8) Describe las principales localizaciones del tejido conectivo laxo. Establece sus principales funciones. 10) Describe las principales localizaciones del tejido conectivo laxo. Establece sus principales funciones. 11) Describe las principales características morfológicas del tejido conectivo fibroso denso (de fibras de colágeno). (Presta atención a las siguientes características: aspecto microscópico de sus células, tipos y distribución de las fibras, características de la sustancia fundamental). 12) Describe las principales localizaciones del tejido conectivo fibroso denso (de fibras de colágeno). Establece sus principales funciones. 2 http://cellbio.utmb.edu/microanatomy/; http://www.udel.edu/biology/Wags/histopage/histopage.htm Universitat d´Alacant Departament de Biotecnologia 13) Describe las principales características morfológicas del tejido conectivo elástico. (Presta atención a las siguientes características: aspecto microscópico de sus células, tipos y distribución de las fibras, características de la sustancia fundamental). 14) Describe las principales localizaciones del tejido conectivo elástico. Establece sus principales funciones. 15) Describe las principales características morfológicas del tejido conectivo reticular. (Presta atención a las siguientes características: aspecto microscópico de sus células, tipos y distribución de las fibras, características de la sustancia fundamental). 16) Describe las principales localizaciones del tejido conectivo reticular. Establece sus principales funciones. 17) Describe las principales características morfológicas del tejido adiposo. (Presta atención a las siguientes características: aspecto microscópico de sus células, tipos y distribución de las fibras, características de la sustancia fundamental). 18) Describe las principales localizaciones del tejido adiposo. Establece sus principales funciones. 3.3. EJERCICIO 3 (Tejidos de función trófica y mecánica esqueléticos (3): tejido cartilaginoso Basándote en la lectura del tutorial TUT6 en el cuadernillo de prácticas y en las páginas web recogidas en la nota a pie de pagina3 recomendadas en Campus Virtual. Trata de dar una respuesta breve y precisa a los siguientes aspectos sobre el tejido cartilaginoso y sus variedades: 1) Realiza una breve definición del tejido cartilaginoso. 2) Realiza una clasificación de las diferentes variedades de tejido cartilaginoso y enumera la localización de cada una de ellas. 3) Enumera las principales funciones del tejido cartilaginoso. 4) ¿Cuáles son los elementos constituyentes básicos del tejido cartilaginoso? 5) Describe las características microscópicas de los condrocitos y establece la diferencia entre el concepto de condrocito y condroblasto. 6) Describe las principales funciones de los condorcitos. 7) Describe la estructura de la matriz cartilaginosa. 8) Describe qué es y donde se encuentra el pericondrio. 9) Describe las principales características microscópicas del cartílago hialino, así como su significación funcional. 10) Describe las principales características microscópicas del cartílago fibroso o fibrocartílago, así como su significación funcional. 11) Describe las principales características microscópicas del cartílago elástico, así como su significación funcional. 12) Describe cómo se nutre el tejido cartilaginoso. 13) Describe la histogénesis del tejido cartilaginoso. 14) Describe brevemente cómo puede crecer el cartílago. 3 http://cellbio.utmb.edu/microanatomy/; http://www.udel.edu/biology/Wags/histopage/histopage.htm