SezioneC Il corpo umano - Zanichelli · corpo umano: cellule, tessuti, organi e sistemi. 1...

Sezione

CAIl corpoumano

C2

Il corpo umano è strutturato in modo gerarchicoLe diverse parti che formano gli esseri viventi non sono posizionate a caso. Tuttigli organismi pluricellulari, infatti, sono caratterizzati da un’organizzazione ge-rarchica delle proprie parti (figura 1). Alla base di questa organizzazione si trovala cellula: il corpo umano, come quello di tutti gli animali complessi, è costituitoda una notevole varietà di differenti cellule specializzate.

Che cosa studial’anatomia?

Tessuti Organo Sistemao apparato

di organi

IndividuoTipi di cellulespecializzate

Cellulamadre

Tessuto epiteliale

Tessuto connettivo

Tessuto nervoso

Tessuto muscolare

Cellula epiteliale

Cellula del tessutoconnettivo

Cellula nervosa

Cellula muscolare

Cellula uovofecondata

o zigote

Un organo,il cuore,

è costituitoda tessuti

Apparato cardiovascolare Individuo

5 Figura 1L’organizzazione gerarchica delcorpo umano: cellule, tessuti,organi e sistemi.

1

L’organizzazionedel corpo umano

C1Capitolo

C3

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

Fegato

Intestinotenue

Colon

Retto

Stomaco

Diaframma

Cavi

tà a

ddom

inop

elvi

ca

Polmone

Esofago

Cuore Cavi

tà to

raci

ca

Le cellule che svolgono la stessa funzione sono organizzate in tessuti. Diversi tipidi tessuti, uniti strutturalmente e coordinati nelle loro attività, formano gli orga-ni. A loro volta gli organi che cooperano sono raggruppati in sistemi e apparati,che lavorano in sinergia e costituiscono, insieme, l’intero organismo.

Gran parte degli organi e dei tessuti che formano il corpo umano sono conte-nuti in una grande cavità interna, suddivisa in compartimenti. Tra questi, i piùestesi sono la cavità toracica e la cavità addominopelvica (figura 2), separati daun sottile muscolo cupoliforme chiamato diaframma. La cavità toracica contieneil cuore, i polmoni e l’esofago, che collega la bocca allo stomaco; la cavità addomi-nopelvica, invece, si suddivide a sua volta in due parti: la parte alta, detta cavità

addominale, contiene lo stomaco, il fegato, l’intestino tenue e il colon, mentre laparte bassa, detta cavità pelvica, ospita gli organi genitali, la vescica e il retto.

Le paroleIl termine anatomia deriva dal grecoanatomé, a sua volta composto da ana-e tomé, «taglio»; letteralmente significa«dissezione», perché per lungo tempola dissezione è stato l’unico modoper conoscere la struttura internadell’organismo.

Per agevolare lo studio dell’anatomia, il corpo viene convenzionalmente suddivi-so in sezioni definite dall’intersezione tra tre piani immaginari (figura 3):

• il piano sagittale mediano attraversa il corpo verticalmente, dividendoloin due metà, destra e sinistra;

• il piano frontale suddivide una porzione anteriore e una posteriore delcorpo;

• il piano trasversale taglia il corpo orizzontalmente, definendone unaporzione superiore e una inferiore.

I sistemi e gli apparati hanno funzioni differenti ma correlatePer capire il funzionamento del corpo umano è utile analizzarne le varie particome se fossero separate. In particolare, dopo aver isolato i diversi sistemi e ap-parati, si possono studiare la struttura e la funzione degli organi più interessantiche li compongono.

7 Figura 2La cavità toracica ospita il cuore e i polmoni,la cavità addominale è la sede dello stomaco,del fegato e del primo tratto dell’intestino,mentre la cavità pelvica racchiude i genitalie la vescica.

1 Figura 3Le diverse sezioni del corpo umano: il pianosagittale mediano (in rosso), il piano frontale(in blu) e il piano trasversale (in verde).

A B

C4

Nel linguaggio comune (e anche nei prossimi capitoli) i termini «sistema» e «ap-parato» sono spesso impiegati come sinonimi, ma in realtà essi vanno distintibasandosi sull’origine embrionale dei tessuti che li costituiscono. Con il terminesistema si intende un’unità morfologica e funzionale costituita da tessuti con lastessa origine embrionale, mentre il termine apparato indica un insieme di tes-

Sistema nervoso: riceve ed elaborale informazioni che provengono dall’esternoe dall’interno del corpo, quindi produceuna risposta diretta agli organi effettori.

Sistema linfatico e immunitario: il primoraccoglie i fluidi dagli interstizi e allontanai detriti attraverso la circolazione linfatica,mentre il secondo difende l’organismodagli attacchi di agenti patogeni.

Apparato urinario:elimina i rifiuti azotati,regola l’equilibrioidrosalino e quello acido-basico del sangue.

Apparato tegumentario: rappresenta ilrivestimento del corpo e comprende cutee annessi cutanei. Protegge il corpo dagliagenti esterni e dalla disidratazione, econtiene ghiandole sebacee e sudoripare.È sede dei recettori cutanei e quindi èstrettamente legato al sistema nervoso,inoltre è collegato con il sistemascheletrico per la sintesi di vitamina D econ quello immunitario per la sua azionedi difesa dagli agenti patogeni.

Sistema muscolare: consente lalocomozione, la postura, l’espressionefacciale e la contrazione degli organiinterni. Con la contrazione deimuscoli è anche possibile regolarela temperatura corporea.

Sistema scheletrico: fornisce sostegnoe protezione agli organi del corpo;forma l’impalcatura su cui agisconoi muscoli e contiene una grande riserva

di calcio. Produce le cellule del sangueall’interno del midollo osseo.

5 Figura 4Nel corpo umano i sistemi e gli apparatiinteragiscono e si influenzano, mapossono essere studiati singolarmente.

C5

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

suti di diversa origine embrionale, ma accomunati dal punto di vista funzionale(figura 4). I sistemi presenti nel corpo umano sono il nervoso, il linfatico e immu-nitario, l’endocrino, il muscolare e lo scheletrico, mentre gli apparati comprendo-no il cardiovascolare, il respiratorio, il digerente, il tegumentario, l’urinario e ilriproduttore.

Apparato cardiovascolare: comprende il cuore,che pompa il sangue, e i vasi sanguigni, chetrasportano ossigeno e sostanze nutritivealle cellule. Attraverso i vasi vengono ancheeliminati CO2 e prodotti di rifiuto.

Apparato respiratorio: garantisceun continuo scambio gassoso conl’esterno e un rifornimento diossigeno per l’organismo; è inoltredeputato all’eliminazione del CO2.

Apparato digerente: permettedi demolire il cibo, assorbire le

sostanze nutritive ed eliminare iresidui.

Apparato riproduttore: produce i gameti femminili e maschili; nel sistemariproduttore femminile avviene lo sviluppo dell’embrione e del feto.

Sistema endocrino: produce gli ormoni cheregolano molte funzioni, tra cui la crescita,il metabolismo e la riproduzione.

C6

1. Che cosa vuol dire cheil corpo umanoha un'organizzazionegerarchica?

2. Quali sono i piani immaginariche attraversano il nostrocorpo? E in quali partilo suddividono?

3. Qual è la differenza trasistemi e apparati?Fai degli esempi.

Come osservare l’interno del corpo umano

La medicina diagnostica ha messoa punto numerose tecniche per

osservare le strutture interne del corpoumano, che possono avere caratteristicheestremamente differenti: le ossa, peresempio, sono molto dense e compatteall’interno, mentre il tessuto adiposo èdecisamente più lasso.

La tecnica di imaging più antica è laradiografia (figura A), che consiste nelfotografare una parte del corpo mediantei raggi X; questi raggi sono fasci di fotoni chevengono assorbiti nel loro percorso dagliostacoli che incontrano prima di raggiungereuna lastra fotografica. Più l’ostacolo èdenso, maggiore sarà l’assorbimento deiraggi X; per questo motivo le radiografiesono utili per mettere in evidenza le ossa,oppure alcuni noduli cancerosi (come quellipolmonari). Questa tecnica deve essereutilizzata con cura, perché le radiazioniutilizzate sono a loro volta cancerogenee quindi vanno limitate.

1 - La nostra salute

Per osservare i tessuti molli, come gli organidell’addome e il cuore, si utilizza l’ecografia(figura B). Questa tecnica non è invasiva,è priva di effetti collaterali e quindi viene disolito utilizzata per controllare la crescitadel feto. L’ecografia utilizza gli ultrasuoni,ovvero onde sonore ad alta frequenza chesono riflesse dalle pareti dell’organo che sista osservando e forniscono informazionisulla sua morfologia. Al contrario dellaradiografia, l’immagine prodotta nonè statica, ma in movimento, anche seutilizzando un apposito software è possibilescattare delle istantanee.

Nei casi in cui l’ecografia non riescea evidenziare bene i tessuti vicini alleossa o in prossimità dei polmoni (ricchidi aria) si utilizza la risonanza magneticanucleare (RMN; figura C). Il pazienteviene posto sotto un enorme magnete, cheattiva le molecole di idrogeno dell’acquapresente nei tessuti molli; in questo modo,si identificano bene le articolazioni o ilcervello. Anche questa tecnica ha però dellecontroindicazioni: il magnete attrae tuttociò che è metallico, per cui è sconsigliato perle persone che hanno protesi o pacemaker.

Esiste poi la risonanza magneticafunzionale (RMF; figura D), inventata nel1992, che permette di vedere in tempo realespecifiche modificazioni interne agli organi,come il flusso del sangue al cervello, ed èutile per analizzare malattie degenerativecome la malattia di Alzheimer.

La tomografia assiale computerizzata(TAC; figura E), invece, sfrutta un fasciodi raggi X emessi da uno strumento cheruota attorno al paziente disteso su unlettino: l’immagine complessiva è formatada scansioni del corpo trasversali e moltodettagliate. Da queste sezioni è poi possibilericavare la forma di organi e sistemi in tredimensioni.

Infine, la tomografia a emissionedi positroni (PET; figura F) fornisceinformazioni di tipo fisiologico, comel’attività biochimica del cervello. Vieneutilizzata per individuare precocementei tumori e per valutarne la dimensionee la localizzazione.

7 FigureDiverse tecnicheutilizzate in campodiagnostico: (A)la radiografia, (B)l’ecografia, (C) larisonanza magneticanucleare, (D) larisonanza magneticafunzionale, (E) latomografia assialecomputerizzata e(F) la tomografiaa emissione dipositroni.

A

E F

B

C

D

Facciamoil punto

C7

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

Le cellule staminali hanno gradi differenti di potenzialitàOgni individuo si origina da un’unica cellula, lo zigote, frutto della fecondazio-ne di un oocita da parte di uno spermatozoo. Questa cellula, ancora nell’uteromaterno, si accresce e si suddivide per generare tutte le cellule specializzate cheandranno a formare il nuovo organismo.

Inizialmente, le cellule che si originano dallo zigote possono dare origine aqualsiasi tipo di tessuto e organo: per questo motivo sono chiamate cellule sta-minali totipotenti. Le cellule totipotenti possono generare l’individuo e tutti isuoi annessi embrionali, come la placenta e il sacco amniotico. Lo stadio di toti-potenza è mantenuto solamente nei primissimi stadi dell’embrione, fino a quan-do questo non raggiunge il numero di 8 cellule (chiamate blastomeri). Da questomomento in poi le cellule restringono il loro grado di potenza e diventano stami-nali pluripotenti; ciò significa che possono dare origine a gran parte dei tessuti,ma non agli annessi embrionali e a un organismo completo.

Dopo la seconda settimana dello sviluppo embrionale le cellule si organizza-no in una struttura detta gastrula, nella quale si definiscono tre distinti foglietti

embrionali (figura 5). Ogni foglietto ha la possibilità di generare solo alcuni tipi ditessuto, per cui le cellule che lo costituiscono sono dette staminali multipotenti.

Gastrula

7 Figura 5Nella gastrula si possono individuaretre foglietti embrionali (ectoderma,mesoderma ed endoderma), formatida cellule multipotenti in grado di dareorigine ai tessuti del corpo.

In seguito, grazie all’espressione di geni diversi all’interno delle cellule, si inco-minciano a differenziare i vari tipi di tessuto fino ad arrivare alla formazionedel feto, in cui già si identificano tutte le strutture anatomiche. A questo puntoparte delle cellule sono diventate staminali unipotenti, ovvero in grado di dareorigine a un solo tipo di tessuto.

Le cellule staminali, tuttavia, non si esauriscono dopo la nascita. Anche unavolta che l’organismo si è sviluppato ed è diventato adulto, i suoi tessuti possie-dono ancora alcune cellule staminali al loro interno, più o meno numerose a se-conda delle funzioni che devono svolgere. Queste cellule, dette cellule staminalisomatiche, sono indispensabili per il rinnovamento e il mantenimento dell’or-ganismo stesso; si tratta di staminali unipotenti e multipotenti, che si attivanoin seguito a un danno tissutale o in risposta a stimoli ormonali.

Le paroleLe cellule staminali sono le progenitricidi tutte le altre. L’etimologia del terminenon è però chiara. Secondo alcunideriva dal latino stamen, che sarebbe lostame dei fiori; secondo altri, invece,deriva dal greco stamines, con cui siindicavano le travi per la costruzione diuna muraglia.

Ti ricordi?Ogni cellula di un organismo possiedeil medesimo patrimonio genetico,perché contiene lo stesso DNA. Con laregolazione dell’espressione genica,però, alcune cellule possono trascriveree tradurre le informazioni di certi geni,mentre altre esprimono geni differenti.

2I diversi tipidi tessuti umani

Leggi l’approfondimento nell’ebook:Per saperne di piùChe cosa accade quando si invecchia

MESODERMA: scheletro;muscolatura; tessutoconnettivo; apparatocardiocircolatorio;apparato renale.

ENDODERMA: epitelio dirivestimento e ghiandolaredel tubo digerente, fegato,vie biliari e pancreas; vierespiratorie; vescica,uretra e prostata; tiroide,paratiroide e timo; celluledelle linee germinali diovociti e spermatozoi.

ECTODERMA: tessutonervoso; epidermide esuoi derivati (peli, capelli,unghie, smalto dentario).

C8

Alcuni esempi di cellule staminali somatiche unipotenti sono rappresentati dal-le cellule del derma (che si sviluppano dando origine solo a cellule del derma stes-so), dagli oogoni e dagli spermatogoni (che producono rispettivamente i gametifemminili e quelli maschili).

Le cellule staminali somatiche multipotenti (figura 6) più conosciute sonoinvece quelle del midollo osseo rosso. Queste cellule, infatti, sono in grado di diffe-renziarsi in tutti gli elementi figurati del sangue (globuli bianchi, globuli rossi epiastrine; vedi capitolo C3).

La crescita del corpo umano continua dopo la nascita fino all’età adolescenzia-le, durante la quale gli organi e i sistemi acquistano le dimensioni definitive. Unavolta raggiunta l’età adulta, alcune cellule mantengono un tasso di mitosi elevatoperché sottoposte a un ricambio frequente (per esempio, le cellule della pelle odel sangue), mentre altre, come quelle del muscolo cardiaco, perdono del tuttola capacità di dividersi (tabella 1). Ecco perché in seguito a una lesione cardiaca,causata per esempio da un infarto, al posto delle cellule danneggiate si formeràun tessuto cicatriziale incapace di contrarsi.

Le cellule staminali possono essere usate come cura

Le cellule staminali rappresentano unastraordinaria frontiera della ricerca nel

campo della medicina rigenerativa. Gli studisu queste cellule hanno permessodi rendere comune la pratica del trapiantodi midollo osseo, ma anche la rigenerazionedi cartilagini danneggiate e di sostituzionedi porzioni di epidermide che hanno subitogravi ustioni.

Il tipo di staminali più interessanti perla ricerca sono quelle embrionali: il lorogrado di potenza consentirebbe, in teoria,di impiegarle per riparare qualsiasi tipo ditessuto umano. Tuttavia, diversamentedalle cellule staminali presenti negli adulti,quelle embrionali pongono problemi dicarattere etico, religioso e legale: in Italia,per esempio, la ricerca sulle staminaliembrionali umane non è consentitadalla legge. Per questi motivi si stannointraprendendo percorsi differenti.

Uno di questi ha portato alla sintesidelle iPSC (induced Pluripotent Stem Cells),ovvero cellule staminali pluripotenti indotte(figura). Si tratta di cellule staminali adulte

2 - La nostra salute

che vengono riprogrammate allo stadiodi cellule pluripotenti. Tale strumento nonpresenta problemi di carattere etico ereligioso, perché sono cellule adulte e nonembrionali. Inoltre, se sono estratte dalpaziente stesso, non comportano nemmenoproblemi di rigetto. La fiducia riposta nelleiPSC è molta, ma per le applicazioni medicheoccorrerà ancora pazientare.

Se la ricerca sulle staminali indotteè ancora in opera, è invece una praticaormai consolidata quella di utilizzarecellule staminali degli annessi embrionali(sostanzialmente del cordone ombelicale),donate dopo il parto. Le staminali delcordone ombelicale sono cellule staminali delsangue provenienti dal neonato, prelevatedal cordone ombelicale subito dopo lanascita. Sono analoghe alle cellule staminalidel midollo osseo adulto, ma rispetto aqueste presentano una serie di vantaggi. Inprimo luogo sono più efficienti nel produrrele cellule del sangue e, in caso di trapianto,generano una reazione di rigetto minore;inoltre, il cordone ombelicale contiene anche

Cellule muscolaricardiache

Globuli rossiCelluledell’epiteliointestinale

Cellulepluripotentiindotte

Fibroblastidel paziente

1 FiguraA partire dalle cellule della pelle (fibroblasti)è possibile ottenere cellule staminalipluripotenti indotte, che vengono poi fattedifferenziare in cellule specializzate.

3 Figura 6Una singola cellula staminalepuò replicare se stessa(sopra) oppure differenziarsiin diversi tipi di cellule (sotto).

una piccola quantità di cellule staminalimesenchimali, che possono essere impiegateper dare origine ad altri tessuti, come quelloosseo e cartilagineo.

Tipo di cellule Vita mediaGlobuli bianchi 2 giorniCellule dell'epiteliointestinale

7 giorni

Cellule della pelle 20 giorniGlobuli rossi 120 giorniCellule del fegato 160 giorni

1 Tabella 1La vita media delle cellule non è costante,ma varia da pochi giorni a molti mesi.

C9

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

Il tessuto epiteliale riveste esternamenteil corpo e internamente gli organi e le cavitàA partire dalle cellule staminali si formano quattro diversi tipi di tessuti: epite-liale, connettivo, muscolare e nervoso (figura 7). Dalla loro interazione si forma-no tutti gli organi del corpo, che presentano caratteristiche differenti a secondadella funzione e del rapporto che si crea tra i tessuti che lo costituiscono.

Il tessuto epiteliale svolge le funzioni di rivestimento, produzione di secreti ericezione di stimoli esterni. Questo tessuto è costituito da strati contigui di cellu-le che formano un rivestimento protettivo sulla superficie esterna del corpo, maanche intorno a organi, cavità e canali interni; le particelle che entrano o esconodal corpo umano e dai suoi organi devono attraversare le cellule epiteliali, cheregolano quindi il movimento delle molecole e degli ioni. Per questo motivo lecellule del tessuto epiteliale sono strettamente connesse le une alle altre e lascia-no uno spazio intercellulare molto ridotto.

In base alla forma delle cellule che li compongono esistono tre tipi di tessu-to epiteliale: squamoso (o pavimentoso), cubico e cilindrico (figura 8). Il primosi trova negli strati esterni dell’epidermide, il secondo nei dotti escretori delleghiandole salivari e il terzo nel rivestimento interno degli ovidotti.

Le paroleIl termine epitélio deriva dai duetermini greci epí, «sopra», e thelé,«capezzolo», perché inizialmenteera utilizzato per indicare soltantoil rivestimento dei capezzoli, ma poi èdiventato il vocabolo per indicare ognirivestimento del corpo.

Tessutoepiteliale

Tessutomuscolare

Tessutonervoso

Tessutoconnettivolasso

Osso (connettivo duro) Cartilagine (connettivo elastico) Sangue (connettivo liquido)

1 Figura 7Nel nostro corpo sono presenti quattro tipi ditessuti, che assumono caratteristiche diversee interagiscono per formare i vari organi.

7 Figura 8Un epitelio può essere squamoso (A),cubico (B) o cilindrico (C).

Cubico

Cilindrico

Laminabasale

Squamoso (pluristratificato)AB

C

C10

Un altro criterio per classificare il tessuto epiteliale tiene invece conto del nu-mero di strati di cellule da cui è formato: se è presente un solo strato di cellule, siparla di epitelio semplice o monostratificato, mentre se gli strati sovrapposti sonomolti, l’epitelio è definito composto o pluristratificato. Un esempio di epitelio sem-plice è il rivestimento interno del sistema circolatorio, mentre lo strato più ester-no della pelle è un epitelio composto (figura 9).

Alcuni distretti corporei hanno strutture epiteliali specifiche: per esempio,nella trachea le cellule presentano ciglia che permettono di convogliare versol’alto le particelle estranee per proteggere la parte più profonda del sistema re-spiratorio. Inoltre, gli epiteli che rivestono le cavità e i canali interni del corpocontengono spesso cellule epiteliali modificate che secernono muco lubrificante,presenti soprattutto nel sistema respiratorio e in quello digerente.

Alcune cellule epiteliali sono poi specializzate nel ricevere degli stimoli dall’e-sterno e comunicarli al sistema nervoso; queste sono le cellule epiteliali senso-riali, o recettori sensoriali, che ricevono, per esempio, informazioni chimicherelative al gusto o agli odori e che attivano le terminazioni nervose per inviare ilmessaggio al cervello.

L’epitelio poggia su uno strato di materiale extracellulare detto lamina basa-le, che segna il confine tra il tessuto epiteliale e gli altri tessuti; la sua funzione èfornire sostegno e nutrimento alle cellule epiteliali. Questa lamina è compostada glicoproteine e filamenti proteici prodotti dalle cellule epiteliali stesse. Le cel-lule a contatto con la lamina basale sono staminali unipotenti, per cui manten-gono la capacità di duplicarsi e garantiscono all’epitelio la possibilità di rinnovar-si costantemente.

I tessuti epiteliali specializzati nella sintesi e nella secrezione di sostanze sonodetti epiteli ghiandolari: si tratta di cellule cubiche o cilindriche raggruppate aformare le ghiandole che producono secreti rilasciati all’esterno dell’organismo,oppure sono riversati all’interno di un organo (come l’intestino o lo stomaco) oancora immessi nel circolo sanguigno.

Sulla base di questa distinzione, esse sono suddivise in due classi (figura 10):

• ghiandole esocrine, caratterizzate da un dotto che riversa il secretoall’esterno del corpo, come nel caso delle ghiandole sudoripare e delle ghiandole

mammarie, oppure verso cavità interne del corpo, come nel caso delleghiandole che producono enzimi digestivi liberati nello stomacoo nell’intestino;

• ghiandole endocrine, che riversano il loro prodotto nel liquido interstizialee da qui direttamente nel sangue; sono endocrine, per esempio, alcune areedel pancreas, dette isole di Langerhans, che producono gli ormoni insulinae glucagone (vedi capitolo C8).

Le paroleIl termine ghiandola deriva dal latinoglandula, ovvero piccola ghianda,in relazione alla caratteristica formasacciforme di molte di esse. I terminiendocrino ed esocrino derivano,invece, rispettivamente dai prefissiéndon (dentro) ed eso (fuori) assieme akrínein (separare) e indicano il fatto cheil secreto ghiandolare viene liberatoall’interno oppure all’esterno del corpo.

1 Figura 9(A) Gli strati esternidella cute sonocostituiti da strati dicellule epiteliali. (B) Untubulo renale è formatoda un singolo stratodi cellule epiteliali.

3 Figura 10Fotografie al microscopioottico di ghiandole umane:sezione di pancreas (A);sezione di parotide (B).

A B

Il pancreas contiene celluleghiandolari esocrine edendocrine: in arancione leisole di Langerhans, chesvolgono funzione endocrina.

Le parotidi sono ghiandoleesocrine: le strutture circolarisono i dotti che raccolgono lasaliva e la trasportano versola bocca.

Cellule squamose

Epitelio stratificato

Cellule cubichedell'epiteliosemplice

A

B

C11

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

Le giunzioni cellulari

Ogni tessuto è formato da un insiemedi cellule che aderiscono l'una all'altra

per mezzo di un sottile strato appiccicosodi polisaccaridi e proteine. Le cellule cheformano i tessuti comunicano tra loromediante tre tipi di giunzioni: le giunzioni

comunicanti, le giunzioni occludenti e idesmosomi.

Le giunzioni comunicanti (o serrate)(figura A) permettono all’acqua e a qualchesoluto ionico di passare da una cellulaall’altra grazie ad aperture formate daspeciali canali proteici, chiamati connessoni,localizzati in corrispondenza fra di loronelle membrane di cellule adiacenti.

3 - Per sapere di più

Le giunzioni comunicanti sono frequentinegli embrioni in quanto, durante levarie fasi di sviluppo, le cellule sonometabolicamente molto attive ed èindispensabile che tra loro si abbiaun’efficace comunicazione chimica.Le giunzioni occludenti (figura B) hannola funzione di far aderire strettamentetra loro le membrane di cellule adiacenti esono costituite da proteine che circondanole cellule sigillando gli spazi fra esse; taligiunzioni si trovano, per esempio, tra lecellule dell’epitelio intestinale, al fine diimpedire al suo contenuto di attraversarela parete del tubo digerente senza passareattraverso le cellule.

Il tessuto connettivo sostiene e protegge le strutture corporeeI vari tipi di tessuto connettivo servono a tenere uniti, nutrire, sostenere e pro-teggere gli altri tessuti. Esistono differenti tipi di tessuto connettivo, che presen-tano caratteristiche strutturali e hanno compiti diversi, ma sono accomunatidalla presenza di:

• cellule che producono le sostanze caratterizzanti di ogni specifico tessuto,come i fibroblasti (che formano le fibre) e gli osteoblasti (che produconoil tessuto osseo);

• una matrice extracellulare formata da fibre proteiche immerse nellasostanza fondamentale, un miscuglio di acqua, proteine, polisaccaridi e fibre;questa matrice avvolge e sostiene le cellule del tessuto connettivo;

• cellule adipose, dette adipociti, necessarie per l’accumulo dei trigliceridi.

Nella matrice, le proteine servono da collante per legare le cellule alle fibre, men-tre la quantità di polisaccaridi che trattengono l’acqua rende la sostanza fonda-mentale più o meno fluida. Le fibre possono essere:

• di collagene, che sono le componenti principali dei tendini, dei legamenti,della cartilagine e dell’osso;

• elastiche, che sono presenti per esempio nelle pareti dei grossi vasisanguigni;

• reticolari molto ramificate, che formano reticolati all’interno di organi pieni(cioè non cavi all'interno), come il fegato e la milza.

F

Lamina basale

Microvilli

Giunzione occludente Desmosoma

Giunzione comunicante

I desmosomi (figura C), come le giunzionioccludenti, saldano tra loro le cellulein modo che il tessuto epiteliale nonpresenti fessure e possa mantenersiintegro. I desmosomi sono stati spessoparagonati a «punti» di saldatura tra lecellule e si trovano in tutti i tessuti soggettia sollecitazioni meccaniche, come peresempio la pelle.

A

B

C

5 FiguraI tre tipidi giunzioni cellulari.

C12

I tessuti connettivi possono essere di tipi differentiMentre i tessuti epiteliali sono classificati secondo la forma e la disposizione del-le cellule, i tessuti connettivi sono raggruppati in base alle caratteristiche dellaloro matrice extracellulare, che può presentare compattezza e durezza variabile.Si distinguono i tessuti connettivi propriamente detti e i tessuti connettivi specializzati.Ai primi appartengono i tessuti connettivi denso, lasso e adiposo, mentre ai se-condi i tessuti osseo, cartilagineo e il sangue.

• Il tessuto connettivo denso (detto anche tessuto fibroso denso) ècaratteristico di tendini e legamenti. Numerose fibre di collagene intercalateai fibroblasti consentono di resistere agli stress da trazione. Appartengonoa questo gruppo anche la pelle e le valvole cardiache, che hanno fibreintrecciate in maniera più irregolare rispetto a tendini e legamenti; perquesto motivo, tale tessuto è detto connettivo denso irregolare.

• Il tessuto connettivo lasso fibrillare (o areolare) è il connettivo in assolutopiù diffuso nell’organismo. Esso è costituito da tutti e tre i tipi di fibreintrecciate tra loro a formare una trama larga contenente fibroblasti, maanche cellule immunitarie e adipociti. Data la sua ricchezza di sostanzafondamentale, che contiene acqua e sali minerali, serve come riservadi liquidi. Tutte le cellule, infatti, ricavano le sostanze nutritive daquesto tessuto e riversano in esso gli scarti del metabolismo. In caso diinfiammazione, il connettivo lasso fibrillare assorbe i liquidi in eccessomanifestando il caratteristico gonfiore, detto edema (figura 11A).

• Il tessuto connettivo lasso reticolare è una trama fine di fibre reticolarisimili ai fibroblasti; forma l’impalcatura di determinati organi, comela milza, i linfonodi e il midollo osseo, implicati nella formazione dellecomponenti del sangue (figura 11B).

• Il tessuto connettivo lasso adiposo si trova concentrato a livello sottocutaneo,dove svolge la duplice funzione di isolante termico e di barriera meccanica;per questo motivo, esso si trova anche a protezione di alcuni organi vitali,come i reni e il cuore. Il tessuto connettivo lasso adiposo è concentrato in zonespecifiche, come i fianchi e il seno, dove funziona da riserva energetica; le sue

A CB

5 Figura 11Esistono diversi tipi di tessuto connettivo:il connettivo lasso fibrillare (A), il connettivolasso reticolare (B), il tessuto adiposo (C),il tessuto osseo (D), la cartilagine ialina (E),il sangue (F).

Il tessuto connettivo lassofibrillare avvolge tutti gli organie circonda i muscoli e i nervi.

Il tessuto adiposoprovvede all’accumulodi grasso acquisito conla dieta e alla sintesi eliberazione dei trigliceridi.

Il tessuto connettivo lassoreticolare costituisce lo stroma degliorgani linfoidi e delle ghiandole piùgrandi.

C13

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

cellule, gli adipociti, presentano un citoplasma trasparente per la presenza digrasso e il nucleo confinato in posizione eccentrica (figura 11C) .

• Il tessuto osseo è formato da cellule che occupano le lacune presenti tra unostrato e l’altro di matrice extracellulare mineralizzata, formata da cristallidi ossalato di calcio e da numerose fibre collagene. Queste cellule sono detteosteoblasti, quando sono attive nella sintesi di nuova matrice extracellulare,e osteociti, quando perdono questa capacità. Esistono anche gli osteoclasti,che hanno una funzione di demolizione del tessuto osseo e garantiscono ilsuo continuo rimodellamento. Il tessuto osseo ha funzione di sostegno e diriserva di calcio, che scambia costantemente con il sangue (figura 11D).

• La cartilagine è costituita da cellule chiamate condrociti e da una sostanzafondamentale contenente fibre collagene ed elastiche. Inoltre, possiedeun particolare polisaccaride, chiamato condroitinsolfato, che conferiscealla cartilagine la caratteristica di tornare alla forma originaria dopo unostress meccanico. Esistono due tipi di cartilagine: la cartilagine ialina e lafibrocartilagine. La cartilagine ialina contiene molte fibre collagene immersein una sostanza fondamentale vitrea e forma le strutture di sostegno dellalaringe, della trachea e dei bronchi; essa si trova anche nella zona in cui lecostole si attaccano allo sterno e costituisce le ossa fetali. Inoltre, è un tessutomolto importante perché riveste le estremità delle ossa a livello articolare e lasua usura è causa di artrosi degenerative. La fibrocartilagine ha un maggiorcontenuto di fibre di collagene e si trova, per esempio, nei dischi intervertebralie nei menischi delle ginocchia (figura 11E).

• Il tessuto sanguigno è un connettivo particolare in quanto possiede unamatrice extracellulare completamente liquida, il plasma. Il sangue noncontiene vere e proprie fibre, ma proteine solubili che diventano fibre solodurante la coagulazione. Le cellule del sangue sono i globuli rossi, i globulibianchi e le piastrine (vedi Capitolo C3). La linfa, presente all'interno delsistema linfatico, è anch’essa un tessuto connettivo liquido con una matriceextracellulare chiara e simile al plasma, ma con una quantità minore diproteine (figura 11F).

Ti ricordi?Ogni tessuto è formato da un insiemedi cellule che aderiscono l’una all’altraper mezzo di un sottile strato dipolisaccaridi e proteine. Le cellule cheformano i tessuti animali comunicanotra loro mediante giunzioni.Solamente le cellule del tessutoconnettivo, che sono immerse inuna sostanza extracellulare, possonotrovarsi a una certa distanza le une dallealtre e non comunicare direttamentetra loro.

D

Il tessuto osseo èun tessuto dinamico eplastico che provvedea modulare la propriastruttura in seguito astimoli organici (comel’accrescimento) omeccanici (fratture).

E F

Il sangue ha una matriceextracellulare liquida, il plasma(una soluzione acquosacontenente circa il 90% diacqua), in cui si trovano glielementi figurati (globuli rossi,globuli bianchi, piastrine).

La cartilagine ialinacostituisce gran parte delloscheletro del feto, mentrenell’adulto riveste le superficiarticolari, forma le cartilaginicostali, gli anelli tracheali, granparte dei bronchi e del naso.

C14

I neuroni trasmettono gli impulsi all’interno del tessuto nervosoIl tessuto nervoso ha la funzione di ricevere, elaborare e trasmettere gli impulsi.Le unità fondamentali di questo tipo di tessuto sono i neuroni, cellule in grado ditrasmettere gli impulsi nervosi. Fanno parte del tessuto nervoso anche le cellulegliali che hanno la funzione di nutrire, isolare e sostenere i neuroni, oltre a unruolo attivo nella trasmissione degli impulsi.Un neurone è costituito principalmente da tre strutture:

1. un corpo cellulare (o soma), che contiene il nucleo e la maggior parte deidispositivi metabolici della cellula;

2. molti dendriti, estensioni corte e filamentose che, insieme al corpo cellulare,ricevono gli stimoli da altre cellule;

3. un assone, un filamento in grado di condurre rapidamente l’impulsonervoso a grandi distanze. Gli assoni sono anche detti fibre nervose. I nervi,infatti, sono fasci di centinaia (fino a migliaia) di assoni che trasportano leinformazioni dal sistema nervoso centrale alla periferia e viceversa; ogniassone è in grado di trasmettere un messaggio separato.

I neuroni sono cellule specializzate in grado di ricevere segnali dall’ambienteesterno, da quello interno e da altri neuroni; possono inoltre integrare i segnaliricevuti e trasmettere l’informazione ad altri neuroni, ai muscoli o alle ghiandole(vedi capitolo C9).

CuriositàA riposo, il tessuto muscolare richiedeun continuo apporto di ATP, mal’utilizzo di questa molecola energeticaaumenta notevolmente (fino a 200volte) durante la contrazione muscolare.La concentrazione di ATP a riposo è dicirca 5 μmoli/g di tessuto muscolare chegarantisce l’attività contrattile per circa0,5 secondi.

Il tessuto muscolare ha la capacità di contrarsiIl tessuto muscolare è formato da cellule in grado di contrarsi: tutte le funzionimuscolari (come correre, saltare, sorridere, ma anche pompare il sangue in tuttoil corpo e partorire) si svolgono grazie alla contrazione coordinata di questo tipodi cellule. Nei vertebrati il tessuto muscolare è quello più abbondante e rappre-senta circa il 40% del peso di un uomo adulto.

Esistono tre tipi di tessuto muscolare (figura 12): il tessuto muscolare striatoo scheletrico, il tessuto muscolare cardiaco e il tessuto muscolare liscio; osser-vandoli al microscopio ottico, i primi due presentano delle striature, mentre ilterzo ne è privo. I muscoli che muovono lo scheletro sono i muscoli striati e sonovolontari, poiché si muovono sotto il controllo della nostra volontà.

Il muscolo cardiaco costituisce la parete del cuore, mentre il muscolo lisciocirconda le pareti degli organi interni, come il sistema digerente, l’utero, la vesci-ca e i vasi sanguigni; entrambi questi muscoli sono involontari.

Ogni muscolo presenta cellule allungate contenenti due proteine specifiche:actina e miosina; è grazie all’interazione tra queste proteine (con consumo di ATP)che il muscolo può modificare la propria forma e consentire il movimento.

5 Figura 12I tre tipi di tessuto muscolare:scheletrico (A), cardiaco (B) e liscio (C).

A B C

Il tessuto muscolarescheletrico consente ilmovimento del corpo ed èricco di filamenti di actina emiosina, che conferisconol’aspetto striato al tessuto.

Le cellule del muscolocardiaco hanno strie trasversalimolto evidenti, come nelmuscolo striato scheletrico, e unnucleo centrale grande, come neltessuto muscolare liscio.

Il tessuto muscolareliscio è privo di striatureperché la quantitàdi actina e miosina èmolto inferiore rispettoai tessuti muscolarischeletrico e cardiaco.

C15

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

Soma o corpocellulare

Soma o corpocellulare

Assoni lunghi

Assone cortoe ramificato

Terminazioniassoniche

Dendriti

Interneurone Neurone sensorialeNeurone motorio 7 Figura 13(A) I neuroni motori hanno molti dendriti chesi ramificano dal corpo cellulare e un lungoassone; (B) gli interneuroni hanno un assonecorto perché connettono tra loro neuronivicini; (C) i neuroni sensoriali hanno il corpocellulare posto lungo l’assone.

1. Che cosa sono e comesi distinguono le cellulestaminali?

2. Qual è la funzione principaledel tessuto epiteliale?

3. Che cosa sono le ghiandole?Qual è la differenza traghiandole esocrineed endocrine?

4. Qual è la differenza trail tessuto muscolare liscio,quello striato e quellocardiaco?

5. Come si chiamano le celluleche costituiscono il tessutonervoso?

A B C

Neurogenesi e plasticità dei neuroni

F ino a qualche anno fa si pensava cheil numero di neuroni, cellule ad attività

mitotica bassissima, rimanesse invariatonell’età adulta, con possibilità di perderneun certo numero con l’invecchiamento ocon comportamenti a rischio (come fumaree consumare alcolici). Secondo gli ultimistudi, invece, è stato visto che alcune cellulenervose possono formarsi ex novo anche inetà adulta.

L’ippocampo, per esempio, è unastruttura cerebrale in cui risiede l’archiviodella memoria; la sua funzione è quella diclassificare i ricordi in modo da decodificareun’immagine o un’esperienza come unoggetto o una situazione nuova oppuregià vissuta in precedenza. Di fronte a unanuova esperienza, l’ippocampo si attiva e lecellule staminali progenitrici si trasformanoin neuroni (figura); questi, per un breve

4 - La nostra salute

periodo, mantengono una certa plasticitàper poi stabilire connessioni neuralipermanenti con le cellule vicine.

La capacità di produrre nuovi neuronivaria purtroppo con l’età: nei primi quattroanni di vita la produzione è massima, poicon l’andare del tempo gli adolescentiattivano l’ippocampo più di frequente difronte a un’esperienza nuova, mentre perle persone adulte è più facile ricondurre ilpresente a qualcosa di già vissuto. Oltreche per creare nuovi neuroni, impiegarsi inattività nuove serve anche per rimanerementalmente attivi, cosa che a livellofisiologico si traduce in una maggioreplasticità neuronale. I neuroni infatti, inbase agli stimoli che ricevono, possonocostruire nuove connessioni tra di loro pertutta la vita grazie alla formazione di nuovidendriti.

1 FiguraCellule progenitrici neuronali umane in unmezzo di coltura, fotografate al microscopioelettronico a scansione.

Facciamoil punto

Dal punto di vista funzionale si riconoscono tre tipi di neuroni (figura 13):

• i neuroni sensoriali, che ricevono le informazioni dalla periferia del corpo(per esempio, dalla pelle) o dagli organi interni e le trasmettono al sistemanervoso centrale, formato da encefalo e midollo spinale;

• gli interneuroni, che formano interconnessioni tra due o più neuroni;• i neuroni motori, che trasmettono segnali dal sistema nervoso centrale agli

effettori, come i muscoli o le ghiandole.

I neuroni possono raggiungere lunghezze notevoli: per esempio, l’assone di unsingolo neurone motorio può estendersi dal midollo spinale per tutta la lunghez-za della gamba fino alle dita dei piedi.

cuore

AMBIENTEINTERNO

Sangue

Liquidoextracellulare

C16

CO2

AMBIENTEESTERNO

O2Alimentisali e acqua

L’apparatorespiratorio forniscel’O2 e rimuove il CO2

L’apparatocircolatorio trasportai materiali all’internodel corpo

Il liquido extracellularebagna tutte le cellule del corpo

L’apparato digerentefornisce le sostanze

nutritive

La cute separa gliambienti interni

dall’esterno.

Le cellule degliorgani scambianomateriali attraversol’ambiente interno

Prodottidi scarto

Materialenon assorbito

L’apparato urinario mantienestabile il bilanciamento di acquae sali dell’ambiente interno ed eliminadal sangue i prodotti di scarto

3 Figura 14Schema di alcuni dei processinecessari all’organismo permantenere l’equilibrio interno.

Il metabolismo è l’insieme dei processi di sintesie demolizione delle sostanzeLa complessità di un corpo composto da più sistemi e apparati, a loro volta for-mati da diversi tipi di tessuti, non è un fatto scontato in natura. Tutti gli anima-li, e l’uomo non fa eccezione, impiegano infatti una grande quantità di energiaper mantenere l’elevato grado di organizzazione strutturale che li caratterizza.Una necessità fondamentale è quindi la trasformazione del cibo in molecole piùsemplici, che possano essere trasportate alle diverse cellule specializzate; nel ci-toplasma e nei mitocondri di queste cellule, poi, avvengono la glicolisi e la respi-razione cellulare, una serie di reazioni che liberano energia utile per la sintesi dimolecole più complesse.

L’insieme di tutte le reazioni biochimiche che avvengono nelle cellule dell’orga-nismo è detto metabolismo e comprende reazioni di degradazione di sostanze inu-tilizzabili (fase catabolica) e di sintesi di nuove molecole (fase anabolica). È grazieal metabolismo che tutti gli organismi possono crescere, rinnovarsi e mantenersi.

L’omeostasi permette di mantenere condizioni corporee costantiUna delle capacità che caratterizzano i sistemi viventi e consentono il manteni-mento della vita è l’omeostasi (figura 14). L’omeostasi è la capacità di reagire aicambiamenti dell’ambiente esterno conservando quello interno a livelli costanti.

Le reazioni metaboliche di una cellula richiedono, infatti, variazioni di tem-peratura non troppo ampie e un ambiente con caratteristiche chimiche accura-tamente controllate (vedi capitolo C6). Inoltre, l’organismo deve proteggersi dagliorganismi estranei, come batteri e virus, che potrebbero nutrirsi di sostanze cel-lulari e danneggiare gli enzimi con le loro tossine.

I parametri da controllare per i vari tipi di funzioni vitali sono molti e perciascuno di essi esistono specifici meccanismi di controllo.

3Funzioni di basedegli organismi viventi

Ti ricordi?L’uomo e gli altri animali sonoorganismi pluricellulari eterotrofi, percui non sono in grado di sintetizzareautonomamente la fonte energetica dicui hanno bisogno. Le cellule umanecompiono la respirazione cellulare,producendo ATP, diossido di carbonioe acqua dalla reazione controllata diossidazione del glucosio. Le piante egli organismi autotrofi, invece, oltrealla respirazione cellulare svolgono lafotosintesi, ovvero la sintesi di zuccheria partire dal CO2 atmosfericoe dall’energia solare.

C17

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

A prescindere dal parametro da monitorare, ogni sistema di controllo è costituitoda alcuni elementi fissi (figura 15):

• recettori, che percepiscono le condizioni dell’ambiente, sia interno siaesterno, relativamente a una specifica caratteristica (come la temperaturacorporea, la pressione arteriosa, il pH del sangue ecc.) e le inviano al centrodi controllo;

• centro di controllo, che riceve le informazioni dai recettori riuscendoa valutare se le condizioni registrate sono in linea con i valori di riferimentoe, in caso contrario, invia specifici segnali all’effettore;

• effettore, che induce l’organismo a cambiamenti tali da poter ripristinarele condizioni richieste dal centro di controllo.

Tutti questi ruoli sono controllati e gestiti dal sistema endocrino e dal sistemanervoso, che agiscono in modo coordinato e mettono in comunicazione le celluledel corpo fra loro e con l’ambiente esterno.

Per comprendere meglio questo meccanismo analizziamo una delle principalicaratteristiche dei mammiferi e degli uccelli: l’endotermia, ovvero la capacità dimantenere una temperatura corporea costante, indipendentemente dalle condizio-ni ambientali esterne. Per esempio, quando un mammifero è esposto al freddo, latemperatura corporea tende ad abbassarsi, ma i neuroni sensoriali della pelle (i re-

cettori) comunicano al sistema nervoso centrale (il centro di controllo) le informazio-ni sulla temperatura esterna. In base a queste informazioni l’ipofisi, una ghiandolaendocrina posta al centro del cranio, invia uno specifico ormone alla tiroide (l’ef-

fettore), la ghiandola che produce l’ormone tiroxina in grado di attivare il metaboli-smo cellulare e di aumentare la temperatura corporea. In seguito, quando il corpotorna in un ambiente più caldo, l’ipofisi interrompe la stimolazione della tiroide,riportando il numero di reazioni metaboliche a valori normali.

Questo meccanismo è basato su un sistema di regolazione detto retroazionenegativa, o feeback negativo: lo stimolo che ha generato la risposta viene annullatodalla risposta stessa. Altri esempi di retroazione negativa sono la regolazione dellapressione arteriosa e il controllo della glicemia, ovvero la quantità di zucchero nelcircolo sanguigno.

Nell’organismo, però, esistono anche meccanismi di retroazione positiva, ofeedback positivi, nei quali lo stimolo induce una risposta che amplifica lo stimolostesso. Un esempio di retroazione positiva sono le contrazioni uterine che provo-cano il parto. Le contrazioni della muscolatura uterina determinano il rilascio diun ormone chiamato ossitocina, che provoca l’aumento delle contrazioni, che aloro volta inducono il rilascio di altro ormone e così via fino a quando non vieneportato a termine il parto con l’espulsione del bambino.

3

2

1

4

5

Omeostasi

Centro dicontrollo

EffettoreRecettore (sensore)

Input: il recettore invial’informazione.

Cambiamentonel parametrorilevato dalrecettore.

Stimolo.

Output: l’informazioneattiva l’effettore.

Rispostadell’effettoreper ripristinarel’equilibrio.

Squilibrio

7 Figura 15A seconda del parametro damonitorare cambiano gli organi o leghiandole che agiscono da recettori,centro di controllo ed effettori, mail meccanismo di base è lo stesso.

1. Che cos’è il metabolismo?2. Come funziona l’omeostasi?

3. Spiega che cosa si intende per feedbackpositivo e negativo, e fai un esempio perognuno.

Facciamoil punto

Il primo analgesicoÈ il protossido d’azoto, ilcosiddetto «gas esilarante»,scoperto dal chimico ingleseJoseph Priestley. Vent’annidopo la sua individuazioneHumphry Davy ne scopre leproprietà di attenuazione deldolore nell’uomo dopo averlosperimentato su se stesso.

Il termometro graduatoIl fisico tedesco GabrielFahrenheit inventa iltermometro di vetro amercurio e lo graduaprendendo come puntidi riferimento i passaggidi stato dell’acqua,dal congelamentoall’ebollizione.

LA LINEADEL TEMPO

C18

I primi ospedali moderniSotto la spinta dell’Illuminismo, inEuropa vengono aperti molti ospedalicon caratteristiche nuove rispetto alpassato: non più luogo esclusivamenteluogo di accudimento dei malati,ma istituzioni aperte alla ricerca eall’innovazione clinica, oltre che deditealla formazione dei medici. Tra di essi: ilWestminster Hospital di Londra (1719)e il New York Hospital (1751).

La nascita del metodoanatomico-clinicoNel De Sedibus et causismorborum per anatomenindagatis di Giovanni BattistaMorgagni (1682-1771), vienedescritto l’uso dell’autopsiacome mezzo per individuare lecause della morte. Morgagni èconsiderato il fondatore dellamoderna anatomia patologica.

La scoperta del cloroformioLavorando entrambi a una reazione traipoclorito di calcio e acetone o etanolo,Justus von Liebig ed Eugène Soubeiranottengono contemporaneamente ilcloroformio (triclorometano), che finoall’inizio del XX secolo è il principaleanestetico impiegato in chirurgia. Il primoa utilizzarlo è James Young Simpson nel1847 per operare di un paziente affetto daosteomielite.

Semmelweiss miglioral’igiene negli ospedaliIl medico ungherese Ignac Semmelweisintroduce norme di lavaggio delle mani peril personale e pulizia generale per il repartodell’ospedale in cui lavora: i casi di infezionie decessi calano fortemente. Espone constatistiche rigorose i risultati, ma vieneavversato dall’establishment medico. L’ideache le infezioni possano provenire dallemani dei curatori viene rigettata.

Florence Nightingalee l’infermiere modernoDurante la Guerra di Crimea combattutadall’Impero Britannico contro la Russiazarista, l’infermiera inglese FlorenceNightingale elabora una serie di idee checontribuiscono alla nascita della figuradell’infermiere moderno: non più un soloassistente compassionevole dei malati,ma personale formato che svolge compitispecifici nelle attività cliniche.

Entra in scena la penicillinaIl britannico Alexander Fleming dimostra leproprietà antibiotiche del fungo Penicilliumnotatum. È però nel 1941 che HowardWalter Florey, Ernst Boris Chain e NormanHaetley somministrano per la prima voltail farmaco che ne deriva, la penicillina,in un paziente. In Europa, è lo sbarco inNormandia del 1944 a farlo arrivare per laprima volta.

Nasce l’ecografiaLa rivista scientifica The Lancet pubblica«Investigation of Abdominal Masses by PulsedUltrasound», un articolo del medico scozzeseIan Donald che rappresenta l’atto di nascitadell’ecografia. Donald aveva cominciatoa sperimentare con gli apparecchi sonarutilizzando un analizzatore a ultrasuoni cheveniva impiegato per rilevare i difetti dei metalli.

La pillola anticoncezionaleentra in commercioGrazie agli studi di due chimicistatunitensi Gregory Goodwin Pincuse John Rock (a loro volta basati suquelli degli anni Trenta dell’austriacoGottlieb Haberlandt), la prima pillolaanticoncezionale entra nel mercatoamericano con il nome di Enovid. InEuropa arriva l’anno successivo eviene chiamata Anovlar.

La medicina ha radici antichissime, ma ha subito una rivoluzione nel corso degli ultimi tre secoli. Grazie alle conoscenze anatomiche acquisite nel Rinascimento,

dovute anche all’influenza di artisti interessati a rappresentazioni sempre più realistichedel corpo umano, la medicina abbraccia sempre più convintamente un metodo scientificoper distinguere le funzioni degli organi e dei tessuti, individuare le cause delle malattiee mettere a punto cure efficaci basate sull’evidenza clinica. Contemporaneamente, ilprogredire della tecnologia e delle conoscenze di altre branche della scienza mettonoa disposizione dei medici strumenti diagnostici sempre più potenti, dal termometrograduato fino ad arrivare alle odierne TAC e PET. Oggi conosciamo molto meglio che nelSettecento il funzionamento del corpo umano e anche da questo deriva l’allungamentodell’aspettativa di vita, che in Italia supera gli ottant’anni.

L’evoluzionedella scienzamedica

1714

1831 1847 1854 - 1855

1958 1960

17721700 - 1760 1761

Esplora nell’ebookla timeline interattiva

1928 - 1944

C19

Inizia l’era dei vacciniEdward Jenner sperimenta metodi diinoculazione nel tentativo di trasmetterela resistenza alle malattie osservata neglianimali e nei soggetti che avevano superatoun attacco iniziale. Riesce a immunizzaredal vaiolo umano un bambino a cui iniettavaiolo bovino tratto da vacche che eranosopravvissute alla malattia. Si tratta dellebasi del primo vaccino.

L’invenzione dello stetoscopioIl medico francese RenèThèophile HyacintheLaennec che si interessadi auscultazione per scopidiagnostici, inventa lostetoscopio e lo descrive in unlibro, De l’Auscultation Mediate,che pubblica nel 1819.

I primi passi dell’aspirinaLa scoperta e la produzione di uno dei medicinali piùnoti ancora oggi è opera del farmacista francese HenriLeroux, che riesce a realizzare cristalli di estrattodi corteccia di salice bianco (Salix alba) chiamandolisalicilina, e del chimico italiano Raffaele Piria, che riescea convertire la sostanza in acido salicilico, un agentesimile ma non ancora identico all’acido acetil-salicilicodell’aspirina moderna, sintetizzata da Felix Hoffmannper la Bayer nel 1897.

La pastorizzazioneIl chimico francese LouisPasteur dimostra che acausare la fermentazionesono i microrganismi eda questi studi ricava unprocesso che porta il suonome, la pastorizzazione,che permette diconservare i cibi perperiodi più lunghi.

I primi disinfettantiIl medico britannico Joseph Lister(1827-1912) scopre l’antisepsi eusa l’acido fenico per disinfettare leferite. I risultati dei suoi esperimentivengono pubblicati su The Lancet inuna serie di cinque articoli sotto iltitolo «On a new method of treatingcompound fracture, abscess, etc.with observation on the conditionsof suppuration».

I raggi X impiegati in medicinaIl primo impiego clinico dei raggi X,scoperti solamente l’anno precedenteda Willhelm Conrad Röntgen, avvienea Birmingham (UK) per opera delmedico John Hall-Edwards, che li usaper individuare un ago conficcatonella mano di un collaboratore. Nellostesso anno, Hall-Edwards è ancheil primo medico a farne uso duranteun’operazione chirurgica.

Il primoelettroencefalogrammaHans Berger,neuropsichiatratedesco, introducel’elettroencefalogrammatra le tecnichediagnostiche. Scopre ancheil ritmo basale dell’EEG,noto anche come ritmo alfao ritmo di Berger.

19241896

1971 1972 1978

1864 - 1885

1778 1816 1829 - 1838

1867

La prima TACNell’ospedale di Wimbledon, in Inghilterra, vieneinstallato il primo scanner per la TAC, ovvero latomografia assiale computerizzata. La TAC sfrutta leradiazioni ionizzanti per ottenere immagini di sezionistratigrafiche dei pazienti. L’idea è originariamente stataproposta dal medico italiano Alessandro Vallebonanel 1929, ma sono i fisici Allan McLeod Cormack, cheha sviluppato le basi matematiche della macchina, eGodfrey Hounsfield, che ne ha costruito i primi prototipi,a renderla possibile come la conosciamo oggi.

La risonanza magneticaIl fisico Raymond Vahan Damadiancostruisce la prima macchina per larisonanza magnetica, sostenendo che itessuti sani e i tessuti cancerosi avrebberodato risultati diversi quando si fossemisurata la precessione dello spin diprotoni dopo averli sottoposti a un campomagnetico. A scoprire il fenomeno eranostati Felix Bloch e Edward Purcell nel 1946,vincitori del Nobel per la fisica nel 1952.

Nasce il primo«bambino in provetta»Si chiama Louise Brown ed ènata il 25 luglio all’ospedale diOldham, in Inghilterra. Si trattadel primo essere umano natograzie alla fecondazione in vitro,una procedura per cui l’ovulo èfecondato dallo spermatozoo aldi fuori del corpo della madre,per poi essere impiantatonell’utero.

C20

SINTESIDI FINE CAPITOLO

L’organizzazione del corpo umanoIl corpo umano è strutturato in modogerarchico. La cellula è alla base di questagerarchia. Le cellule che svolgono tuttela stessa funzione sono organizzate intessuti. Diversi tipi di tessuti formanogli organi. A loro volta gli organi checooperano sono raggruppati in sistemie apparati, che lavorano in sinergiae costituiscono, insieme, l’interoorganismo.

Il tessuto epitelialeIl tessuto epiteliale svolge le funzionidi rivestimento, produzione di secreti ericezione di stimoli esterni. In base allaforma delle cellule che li compongonoesistono tre tipi di tessuto epiteliale:squamoso (o pavimentoso), cubico ecilindrico.

In base al numero di strati di celluleda cui è formato sono definiti epiteliosemplice, o monostratificato (un solostrato di cellule) ed epitelio composto opluristratificato (molti strati sovrapposti).

Le cellule epiteliali sensoriali sono cellulespecializzate nel ricevere gli stimolidall’esterno e comunicarli al sistemanervoso.

Gli epiteli ghiandolari sono epitelispecializzati nella sintesi e nellasecrezione di sostanze e sono:• ghiandole esocrine, se hanno un dotto

che riversa il secreto all’esterno delcorpo;

• ghiandole endocrine, se riversano illoro prodotto nel liquido interstiziale enel sangue.

Il tessuto connettivoI vari tipi di tessuto connettivo servonoa tenere uniti, nutrire, sostenere eproteggere gli altri tessuti.

I connettivi propriamente detti sono:• denso è caratteristico di tendini e

legamenti;• lasso fibrillare è il più diffuso

nell’organismo e serve come riserva diliquidi;

• lasso reticolare forma l’impalcatura dideterminati organi;

• lasso adiposo svolge la duplicefunzione di isolante e di barrierameccanica.

I tessuti connettivi specializzati sono:• il tessuto osseo è formato da cellule

specializzate (osteoblasti, osteoclasti,osteociti) e ha funzione di sostegno e diriserva di calcio;

• la cartilagine è costituita da cellulechiamate condrociti;

• il tessuto sanguigno possiede unamatrice extracellulare completamenteliquida, il plasma.

Il tessuto muscolareIl tessuto muscolare è formato da celluledi forma allungata in grado di contrarsi.Nei nostri muscoli si trovano tre tipi diquesto tessuto:• il tessuto muscolare scheletrico, o

striato, che si contrae volontariamente;• il tessuto muscolare liscio che è

involontario;• il tessuto muscolare cardiaco che ha

caratteristiche intermedie (è striatoma involontario).

I sistemi e gli apparatiUn sistema è un’unità morfologica efunzionale costituita da tessuti con lastessa origine embrionale. Il termineapparato indica un insieme di tessuti didiversa origine embrionale, accomunatidal punto di vista funzionale.

I sistemi presenti nel corpo umanosono il nervoso, il linfatico e immunitario,l’endocrino, il muscolare e lo scheletrico,mentre gli apparati comprendonoil cardiovascolare, il respiratorio, ildigerente, il tegumentario, l’urinario e ilriproduttore.

Alla base di tutti i sistemi e gli apparatici sono quattro tipi di tessuti principali.

Il tessuto nervosoIl tessuto nervoso ha la funzione diricevere, elaborare e trasmettere gliimpulsi. Fanno parte del tessuto nervoso:• i neuroni che sono cellule in grado

di trasmettere gli impulsi nervosi,costituite da un corpo cellulare (osoma), dendriti e da un assone;

• le cellule gliali che nutrono, isolanoe sostengono i neuroni, e aiutano atrasmettere gli impulsi nervosi.

Le funzioni di base degli organismiL’insieme di tutte le reazionibiochimiche che avvengono nelle celluledell’organismo è detto metabolismo ecomprende reazioni di degradazione disostanze inutilizzabili (fase catabolica) e disintesi di nuove molecole (fase anabolica).

L’omeostasi è la capacità di reagireai cambiamenti dell’ambiente esternoconservando quello interno a livellicostanti.

C21

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umanocapitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

VERIFICALE TUE CONOSCENZE

1. Scrivi sul quaderno la definizione deiseguenti termini.

a) Cavità toracica e addominaleb) Staminali totipotenti, pluripotenti

e multipotentic) Tessuto epiteliale, muscolare

e nervosod) Fibroblasti e osteoblasti

2. Barra la risposta esatta.Qual è il livello gerarchicosuccessivo (procedendo dal piùsemplice al più complesso) a quellodi tessuto?

A OrganoB CellulaC OrganismoD Sistema

Barra il completamento esatto.3. Un organo

A è costituito da tessuti diversi, matutti coordinati per svolgere compiticomuni.

B come il cuore è formato da tessutidiversi perché svolge molte funzionidiverse.

C come lo stomaco può esseretotalmente privo di tessuto epiteliale.

D svolge una specifica funzione ed èquindi costituito da un unico tipo ditessuto.

4. Un dendrite è

A la parte centrale del neurone checontiene citoplasma e il nucleo.

B un prolungamento della cellulanervosa che trasmette segnali nervosia grandi distanze.

C un insieme di neuroni sensoriali emotori che forma il tessuto nervoso.

D una ramificazione del neurone cheraccoglie gli impulsi nervosi da altrecellule.

Barra il completamento errato.5. Il sangue

A non è un tessuto perché è liquido.B è formato da una sostanza

fondamentale liquida.C è formato da plasma e da cellule.D è un tessuto connettivo come l’osso.

6. Completa la tabella mettendoin corrispondenza le definizioni(lettere) con i relativi tessuti (numeri).(Attenzione: alcuni tessuti possono esserecitati più volte).A. Ha cellule squamose, cubiche

o cilindricheB. Può essere scheletrico, cardiaco

o liscioC. Può essere adiposo o costituire

la cartilagineD. Può essere semplice o stratificatoE. Le sue cellule sono immerse in

una matriceF. Può essere liquido, come

il sangue

1. Tessuto connettivo2. Tessuto muscolare3. Tessuto nervoso4. Tessuto epiteliale

A B C D E F

7. Nei seguenti brani, barra tra i terminiin neretto quelli errati.

a) Nei tessuti connettivi / epitelialile cellule sono separate tra lorodalla lamina basale / matriceextracellulare, una sostanzacostituita in genere da fibre / cellulegliali. La sostanza fondamentaledel sangue, ossia il plasma, ha lafunzione di produzione / supportodelle cellule ematiche, quali i globulibianchi e i globuli rossi.

b) L’apparato urinario / digerente hala funzione di eliminare le sostanzeazotate di rifiuto prodotte dalmetabolismo cellulare, mentre ilsistema endocrino / immunitarioattua una difesa contro agentiinfettivi. Le sostanze nutritivecontenute nel cibo ingerito, unavolta ridotte a molecole semplici,passano nell’apparato respiratorio /cardiovascolare da dove possonoraggiungere le cellule / gli alveoli cuisono destinate. Il sistema nervoso /endocrino regola le funzioni delcorpo mediante la liberazione dispecifiche molecole, mentre ilsistema nervoso / endocrino regola lefunzioni del corpo mediante una fittarete di cellule specializzate.

8. Barra il simbolo V se ritienil’affermazione vera, il simboloF se la ritieni falsa.

a) Ogni organo è formato da ununico, ma specifico tessuto. V F

b) Tutti i sistemi (eccettoil riproduttore) contribuisconoal mantenimentodell’omeostasi. V F

c) Il tessuto che forma le ossanon è formato da cellule. V F

d) Cuore, polmoni e fegatosono tutti contenutinella cavità toracica. V F

e) Il muco delle vie respiratorieè una sostanza inutilee pericolosa. V F

9. Barra i due completamenti esatti.Sistemi e apparati

A si diversificano per la quantitàdi organi e tessuti contenuti.

B hanno in comune il fatto di essereformati da tessuti tra loro diversi.

C sono entrambi formati da tessuti conla stessa origine embrionale.

D hanno organi formati da tessutidi diversa origine embrionale.

E si differenziano per la quantitàdi tessuti embrionali contenuti.

10. Descrivi la struttura e la funzione dellediverse tipologie di tessuto epiteliale.

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11. Descrivi i meccanismi di retroazionepositiva e negativa.

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C22

16. L’omeostasi è

A un meccanismo di controllo cheinduce un adattamento dell’ambienteinterno di un corpo in modo cheassomigli il più possibile allecondizioni ambientali esterne.

B un movimento di molecole d’acquache si determina quando vi sonodiverse concentrazioni di soluto fuorie dentro la membrana cellulare.

C uno stato dinamico che permetteil mantenimento delle condizioniambientali interne costanti tramiteparticolari effetti regolatori.

D la stretta relazione esistente tra lestrutture del corpo degli animali e laloro funzione.

17. L’affermazione che illustra meglioil processo dell’omeostasi è

A il tessuto epiteliale riveste sial’esterno del corpo sia tutti gli organiinterni.

B i reni di un pesce marino espellonopiù sale se aumenta la concentrazionesalina nei liquidi corporei.

C il polmone e l’intestino sono dotati diuna grande superficie che favoriscegli scambi con l’ambiente esterno.

D quando l’ambiente è freddo,inizialmente diminuiscela temperatura esterna esuccessivamente anche quella internadel corpo.

18. Di fianco a ogni affermazione scrivila lettera A se il termine da inserireè sagittale mediano, la lettera B perfrontale o la lettera C per trasversale.

a) Se un medico dovesse avereun’immagine della spina dorsaledi un paziente per evidenziareuna lordosi (un eccessivoripiegamento della zonalombare), dovrebbe fareuna radiografiarelativa al piano. (. . . . . )

b) Se invece fosse necessarioavere la visione della morfologiadi una intera vertebra,l’immagine migliore sarebbequella relativa al piano. (. . . . . )

c) Per verificare la posturadelle spalle, cioè per vederese sono perfettamente allineate,il medico dovrebbe richiederela radiografia di un piano. (. . . . . )

Barra il completamento esatto.12. Il plasma sanguigno

A costituisce la membrana basale su cuisono inserite le cellule del sangue e lemolecole proteiche in esso contenute.

B è prevalentemente costituito dasostanze lipidiche che hanno lafunzione di nutrire e isolare i globulibianchi e i globuli rossi.

C contiene grandi quantità di collagene,una sostanza costituita di fibrestrettamente impacchettate chepermettono la coagulazione delsangue.

D corrisponde alla matrice del tessutoconnettivo e non è costituito dacellule, ma da acqua e ioni.

13. L’omeostasi ionica e l’omeostasiosmotica sono tra loro

A strettamente dipendenti in quantose si eliminano liquidi si eliminanosempre anche ioni.

B assolutamente indipendenti inquanto avvengono in zone del corpotra loro non comunicanti.

C dipendenti, perché l’eliminazione diacqua è legata alla concentrazionedegli ioni in essa presenti.

D indipendenti in quantol’eliminazione di acqua è legata allatemperatura corporea.

14. Nella gastrula

A si formano cellule staminaliunipotenti che daranno originea staminali pluripotenti.

B sono presenti solo cellule staminalitotipotenti che daranno originea tutti i tessuti del corpo.

C le strutture embrionali sono formatesolo da cellule staminali totipotentie pluripotenti.

D i tre foglietti embrionali sonomultipotenti e daranno originea cellule staminali unipotenti.

15. L’impulso nervoso

A lungo i neuroni sensoriali procedesempre dal centro del corpo versola periferia.

B può scorrere dai dendriti di unneurone alle terminazioni assonichedi un neurone adiacente.

C che scorre lungo l’assone di unneurone motorio può essere deviatoa livello del nucleo.

D passa da un neurone all’altro, mapuò essere bloccato dalla presenza dicellule gliali.

19. Alcune ghiandole, come il pancreas,sono da considerare sia esocrinesia endocrine; spiega questaaffermazione.

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VERSO L'UNIVERSITÀ

Preparati ai test di ammissionesul sito Unitutor.

20. Le cellule olfattive sono presentiin un tessuto

A adiposoB connettivo lassoC epitelialeD connettivo densoE cartilagineo[dal test di ammissione a Medicina 2012-13]

21. Quale affermazione riguardantegli animali è FALSA?

A Si tratta di organismi esclusivamenteeterotermi

B Si tratta di organismi eterotrofiC Sono costituiti da cellule eucarioticheD Sono organismi eterotermi

o omeotermiE Alcune specie animali si possono

riprodurre in modo asessuato[dal test di ammissione a Medicina 2016-17]

HANDS-ON GLOSSARY

22. Fill in the table matching each term(letters) with its definition (numbers).A. tissueB. homeostasisC. stem cellD. gland1. a simple cell in the body that is

able to develop into any kind ofcells.

2. a group of similar cells thatfunction together to do a specificjob.

3. a cell, group of cells, or organproducing a secretion.

4. the ability of anorganism or a systemto maintain internal stability.

A B C D

VERIFICALE TUE ABILITÀ

C23

capitolo C1 L’organizzazione del corpo umanocapitolo C1 L’organizzazione del corpo umano

VERSO L'ESAME:LE TUE COMPETENZE

SCHEMATIZZA23. Costruisci una mappa concettuale che evidenzi i vari livelli di

organizzazione gerarchica del corpo umano.

METTI IN RELAZIONE E DISEGNA24. Quelle riportate di seguito sono immagini cliniche prese

secondo piani spaziali differenti.Per ogni figura specifica il piano di riferimento e disegna unoschema del corpo umano in cui si evidenzia il piano stesso.

GIUSTIFICA25. In un essere umano adulto ogni giorno muoiono dai 50 ai

100 miliardi di cellule, nonostante ciò continuiamo a vivere.Spiega il meccanismo alla base di questo fenomeno.

CALCOLA E RIFLETTI26. La nostra pelle si rinnova costantemente, a un tasso di circa

6 × 10-4 grammi ogni secondo.Dopo aver calcolato quanta pelle perdiamo nell’arco di unaintera vita (di circa 80 anni), commenta il risultato ottenuto.

SCHEMATIZZA27. Nel sangue umano è fondamentale che rimanga pressoché

costante la glicemia, cioè la concentrazione di glucosio.Quando la glicemia si innalza, il pancreas produce insulina,che stimola la rimozione del glucosio dal sangue e inducela formazione di glicogeno immagazzinato poi nel fegatoe nei muscoli. Se, invece, la glicemia si abbassa, il pancreasproduce glucagone, che stimola il fegato e i muscoli a liberareglucosio nel circolo ematico.Schematizza il processo descritto in termini di regolazioneomeostatica e specifica di quale tipo di feedback si tratta.

IPOTIZZA28. Mammiferi e uccelli sono animali omeotermi, ma con

caratteristiche differenti.Perché gli uccelli hanno una temperatura corporea superiorealla maggior parte dei mammiferi?

RICERCA29. Vivere in inverno in ambienti molto freddi richiede

un forte consumo energetico. Alcuni animali hanno risoltoil problema andando in letargo.Fai una ricerca su ciò che si verifica prima e durante il letargo.Con le informazioni che hai ricavato fai una presentazione inPowerPoint da esporre alla classe, riportando esempi specifici.

DEDUCI30. Secondo alcune stime, ogni anno circa 200 persone muoiono

tra le fauci di un coccodrillo del Nilo. Un modo per limitarequesto pericolo è avvicinarsi alle rive del fiume solamentedi primo mattino e starne alla larga nelle ore più calde dellagiornata.Sai spiegare perché?

INTERPRETA31. Immagina di applicare la sequenza di eventi dello schema

qui sotto a una regolazione omeostatica del corpo umano,più precisamente alla reazione del corpo esposto a una bassatemperatura ambientale.A ogni termine dello schema affianca una frase che riassumagli eventi di risposta all’abbassamento della temperatura.Per esempio, a fianco del termine STIMOLO puoi aggiungere:«esposizione del corpo a una bassa temperatura».

STIMOLO

CONDIZIONE OMEOSTATICA

RECETTORI

EFFETTORI

RISPOSTA

CENTRO DI CONTROLLO

Eliminazione delcambiamento(stimolo) e ritornoall’omeostasi