Polo sinusoidale del fegato:
Gli Endoteli
Prof. Luigi Cuccurullo
Emerito di Anatomia Patologica dell'Università della Campania "Luigi Vanvitelli"
Il polo sinusoidale è una struttura complessa formata da cellule (endoteli, cellule di Kupffer, cellule stellate), da quote esigue di fibrille e da microvilli degli epatociti negli spazi di Disse.
Queste componenti sono tra loro ben organizzate e si trovano in una condizione di continuo equilibrio dinamico, aventi la capacità di autoregolarsi e recuperare il proprio normale stato morfologico-funzionale dopo micro-macro insulti provenienti dalla corrente ematica o dagli epatociti.
Il polo sinusoidale consente e regola gli scambi di sostanze dalla corrente ematica agli epatociti e viceversa; questi scambi, numerosi e continui, riguardano fluidi, macromolecole, micromolecole di varia natura biofisica e biochimica; queste sostanze possono essere anche alterate in condizioni para-fisiologiche o patologiche temporanee o permanente a partenza dalla corrente ematica, o dagli epatociti o da ambedue le componenti.
Tra gli elementi del polo sinusoidale quelli maggiormente esposti a queste variazioni sono gli endoteli, in quanto costituiscono, in modo continuo, il rivestimento del lume sinusoidale.
Tutte le componenti del polo sinusoidale costituiscono una unità morfo-funzionale e sono strutturalmente correlate; pertanto,le modificazioni o le alterazioni manifestatesi in modo temporaneo o permanente a carico di una di esse si ripercuotono e coinvolgono tutte le altre.
Questo breve cenno su la struttura del polo sinusoidale nel suo insieme,è servita a introdurre un discorso incentrato esclusivamente su i caratteri ultrastrutturali della componente endoteliale.
Questa componente è costituita da elementi altamente specializzati, i quali svolgono funzioni di barriera semipermeabile mediante attività endocitosiche e transcitosiche (A. J. Hepathol, 2017, 66).
Le cellule endoteliali effettuano un controllo del traffico di molecole tra parenchima epatico e sangue e viceversa,inoltre contribuiscono alla ultrafiltrazione del plasma e contribuiscono alla immunoregolazione (Compr. Physiol. 2015; 5: 1751-1774).
Tali cellule hanno un citoplasma laminare, sottile,il quale è fornito di pori (le finestre transcitosiche) che consentono alle molecole di attraversarle; queste “finestre” sono distribuite nell’ambito dell’intero citoplasma e si dispongono in modo isolato o riunite a coacervi, creando in tali zone immagini di aree cribrose.
Ciascuno di questi pori è circondato in modo denso da fibrille del citoscheletro disposte a formare manicotti; queste sub strutture non sono circoscritte ai pori ma sono distribuite in quote meno addensate anche in tutto il citoplasma (J. Gastroenterol. Hepathol; 1995; 10, Suppl. 1: 53-57). La membrana plasmatica delle finestre partecipa alla regolare concentrazione degli ioni Ca++ e a livello dei siti interni delle finestre esiste il sistema pompa diCa++--ATP-asi). (Liver 2000; 20: 458-464).
Queste fibrille,costituenti il citoscheletro,sono fornite di filamenti di actina,( finalizzati a regolare l’apertura o chiusura di tali pori),di fibronectina,di miosina,di calmodulina; tutte queste componenti sono finalizzate a sostenere il profilo morfologico degli endoteli e a modulare l’ampiezza delle finestre( Micron2012;43:129-134) (World J. Gastroenterol. 2017; 23: 7666-7677).
Lo studio delle finestre e i meccanismi regolanti la permeabilità sinusoidale ( base delle funzioni di trasporto di fluidi e molecole dai sinusoidi agli spazi di Disse e viceversa) è stato e continua a essere molto intenso.
Ciò è giustificato da numerose acquisizioni secondo le quali tale trasporto è legato sia al numero delle finestre sia a una seconda componente costituita da vescicole citoplasmatiche; è stato anche accertato che l’aumento delle vescicole è espressione di un incremento del trasporto trans-endoteliale attivato dal VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor) e dalla proteina caveolina-1 (Liver Int. 2003; 23: 467-475) (PloS One 2014; 9: 115005).
Nei processi di crescita,di rigenerazione, di morfogenesi delle cellule endoteliali è stato documentato il ruolo importante di una citochina, l’HGF; questa molecola è principalmente secreta dalle cellule progenitrici degli endoteli sinusoidali, le quali sono stimolate assieme agli endoteli ben differenziati dalla VEGF secreta dagli epatociti. In effetti è possibile affermare che la VEGF agisce regolando la proliferazione degli endoteli sia nelle fasi di sviluppo sia in quelle della differenziazione. (J. Clin. Invest. 2013; 123: 1861-1866).
Queste funzioni di endocitosi e di transcitosi possono essere modificate, alterate o annullate da stati di stress ossidativo, da varie forme di patologia epatica, da variazioni nei gradienti pressori sinusoidali, da malattie dismetaboliche , da ormoni, da citochine, da agenti farmacologici, dalle interazioni linfociti-epatociti, dai processi di rigenerazione epatocitaria, dalla entità del traffico di lipoproteine,da stati di ipossia,da alcool,e da innumerevoli altri fattori e cofattori agenti in modo isolato o mediante azioni sinergiche (J. Hepatol. 2004; 41: 370-376) (PloS One 2012; 7: e46134) (Hepatology 2001; 33: 363-378) (Compr. Physiol. 2015; 20: 1751-1774).
Così pure viene ricordato che il fattore età provoca alterazioni irreversibili che si concludono con la capillarizzazione degli endoteli (J. Pathol. 2003; 200: 112-117) (Ann. NY Acad. Sci. 2007; 1114: 79-84) (Anat. Rec. 2008; 291: 672-83).
Tra i fattori lesivi degli endoteli e delle intera struttura sinusoidale viene citato anche lo stress ossidativo che spesso rappresenta un cofattore patogenetico che si aggiunge ad altri agenti lesivi (J. Hepatol 2004; 41: 370-376).
Non meno importante si sottolinea che le cellule endoteliali sono estremamente sensibili a tossici. Cosi, per esempio, dopo 30’ si trattamenti con acetaminofene gli endoteli appaiono rigonfi e hanno perduto la loro attività endocitosica; dopo due ore si ha coalescenza o distruzione delle finestre, e questi fenomeni lesivi possono accentuarsi fino alla necrosi . (Anat. Rec. 2008; 291: 661-671).
In conseguenza di tali molteplici agenti lesivi su gli endoteli, si possono instaurare lesioni regressive, necrotiche, oppure il processo di capillarizzazione con perdita delle finestre, con formazione di una membrana basale di supporto, spesso associata a fenomeni di fibrosi degli spazi di Disse. .
(Pathologie 2008; 29: 37-46) (Biosci Trends 2017; 11: 163-168) (Anat. Rec. 2017; 300: 1371-1390).
REPERTI
Nei reperti ultrastrutturali i sinusoidi valutati come “normali” sono rivestiti da cellule endoteliali disposte in modo continuo.
Fig.1 
Queste cellule appaiono sottili, laminari, ondulate e sono disposte a separare lo spazio intra-sinusoidale da quello di Disse, pur permettendone gli scambi di fluidi e di molecole. Questa linea endoteliale, non supportata da una membrana basale, è come sospesa, in bilico tra due cavità; infatti, essa poggia in modo discontinuo su propaggini citoplasmatiche delle cellule stellate e su microvilli degli epatociti.
Fig.3 
Fig.4 
In alcuni campi microscopici, essa passa a ponte su rientranze di varia ampiezza delimitate da due epatociti contigui non completamente coesi.
Fig.5 
Fig.6 
Questi elementi, visitati nella loro interezza, sono costituiti da una ampia parte di citoplasma che si assottiglia progressivamente verso la periferia della cellula e da una piccola quota di porzione spessa, sporgente nel lume sinusoidale.
La prima rappresenta, per la sua specifica morfologia e funzione, la effettiva barriera endoteliale semipermeabile, fornita di pori (finestre) transcitosiche disposte in modo isolato o riunite a gruppi e contiene nel citosol una rete di fibrille (citoscheletro) che si addensano a manicotto attorno alle singole finestre per regolarne le dimensioni.
Fig.7 
Accanto a tali sub strutture si trovano vescicole di varia ampiezza, delimitate da una membrana a monostrato quali espressioni morfologiche di endocitosi
La seconda quota,(spessa e sporgente nel lume sinusoidale) è occupata dal nucleo e da quote ide di organelli citoplasmatici; tra questi si rinvengono rari mitocondri, strutture del reticolo endoplasmico con cisterne ectasiche apparentemente prive di contenuti,brevi segmenti di ergastplasma,ribosomi, e vacuoli direttamente scavati nel citosol.
Questi endoteli, organizzati in modo da formare una superficie continua,con assenza di spazi intercellulari, sono tra loro tenuti assieme solo mediante semplici aderenze citoplasmatiche,non supportate da strutture giunzionali complesse.
Fig.8 
Fig.8a 
Essi, determinati a fungere da barriera semipermeabile ed esposti a innumerevoli agenti lesivi, subiscono molto frequentemente processi regressivi, necrobiotici e non ultimo una metaplasia in capillari ordinari (capillarizzazione).
I processi regressivi sono rappresentati da rarefazione del citosol, da frammentazioni della rete del citoscheletro, da vacuoli scavati nel citosol, da ampie,confluenti vescicole derivanti dal reticolo endoplasmico e da formazioni bollose sporgenti dalla superficie delle cellule.
Fig.9 Fig.10 
Fig.10a 
Fig.11 
Fig.12 
Fig.13 
Fig.14 
Fig.15 
Fig.16 
Fig.17 
Fig.18 
Fig.19 
Fig.20
I fenomeni di necrobiosi e di necrosi coagulative si appalesano per la trasformazione del disegno cellulare in ammassi granulo-filamentosi in disintegrazione. La rimozione passiva di questo materiale disaggregato, lascia a livello della sede d’impianto solo frammenti di membrana plasmatica oppure una zona priva di rivestimento endoteliale. E’ possibile osservare, a livello di un medesimo piano sinusoidale, endoteli interessati a gradi diversi di patologia passando da segmenti cellulari vacuolizzati ad altri necrobiotici con rimozione del materiale cellulato.
Oltre questi processi regressivi e necrotici, gli endoteli sono interessati da modificazioni stabili, irreversibili, con l’acquisizione di nuovi caratteri morfologici. In conseguenza di queste rimodulazioni, le cellule endoteliali perdono le finestre, si ispessiscono, si arricchiscono di organelli e poggiano su una neoformata membrana basale, perdendo i i propri caratteri morfo-funzionali e trasformandosi in capillari ordinari (capillarizzazione).
Fig.21 
Fig.22 
Fig.23 
Commento
Gli endoteli dei sinusoidi epatici, caratterizzati da una morfologia laminare con un arredo di finestre regolate da cercini fibrillari del citoscheletro, svolgono nella loro semplicità morfologica complesse e molteplici funzioni bi-direzionali.
Tra queste si ricordano la regolazione delle funzioni di filtro e del tono del lume dei sinusoidi, i gradi di morfogenesi delle cellule di Kupffer, e di quelle stellate e lo svolgimento di strette e continue correlazioni funzionali con gli epatociti.
Anche situazioni parafisiologiche possono modificare o danneggiare le finestre,considerate le substrutture più delicate di queste cellule. Tra le altre situazioni queste substrutture mutano la loro ampiezza o subiscono coalescenza anche per semplici situazioni temporanee di ipertono del flusso ematico nei sinusoidi (Cell. Mol. Gastroenterol. Hepatol. 2015; 1: 477-488) ( British Journal of Experimental Pathology 1980; 6: 222-228).
In condizioni di patologia questi endoteli tra l’altro partecipano alla attivazione delle cellule di Kupffer, ai processi di flogosi degli spazi di Disse,e di fibrosi dell’intero polo sinusoidale,ai processi di rigenerazione degli epatociti, e sono coinvolti in quelli proliferativi dei carcinomi primitivi del fegato. (J. Hepatobiliary Pancreas Surg., 2000; 7: 40-48) (Histopathology 2014; 64: 907-920) (J. Hepatol. 2017; 66: 212-227) I reperti dianzi descritti e documentati sottolineano, quanto già noto in letteratura, la estrema fragilità dei singoli endoteli e/o dell’intero rivestimento endoteliale strettamente correlata, tra l’altro, alla loro topografia quale barriera tra il sistema ematico e quello degli epatociti.
Questa condizione espone tali elementi a numerosi agenti lesivi (provenienti dal sangue o dagli epatociti i quali in modo transitorio o in modo continuativo provocano lesioni regressive, fenomeni di necrosi e processi di capillarizzazione. Queste lesioni sono prive di specificità morfologica a fronte dei numerosi e variabili agenti lesivi e dei molteplici assetti strutturali degli epatociti,pertanto non è possibile ,mediante metodiche soltanto morfologiche individuare i fattori e co-fattori ezio-patogenetici
Il danno riscontrato con maggiore frequenza nei campioni qui presentati può essere articolato nei seguenti punti: 1 Fenomeni regressivi idropico-vacuolari;2 Processi di necrosi coagulativa; 3 Rimaneggiamento delle pareti sinusoidali e capillarizzazione.
1) Fenomeni regressivi di tipo idropico-vacuolare con rarefazione del citosol, frammentazione del citoscheletro e formazione di vescicole bollose sporgenti su le superfici degli endoteli ed aggettanti nel lume sinusoidale. Questo processo di rigonfiamento vacuolare può essere progressivo, irreversibile e, interessando l’intera cellula,può provocare la lacerazione della membrana plasmatica e svuotamento del citosol con il suo contenuto nel lume sinusoidale.
2) lesioni di necrosi coagulativa con trasformazione delle cellule endoteliali in ammassi filamentosi e granulosi, riversati nel lume sinusoidale. In tali situazioni, il rivestimento endoteliale appare discontinuo con la presenza di zone occupate solo da detriti cellulari oppure con la esistenza di segmenti deprivati del rivestimento endoteliale con le substrutture dello spazio di Disse affioranti nel lume sinusoidale.Se queste lesioni -necrotiche sono focali si ha il ripristino della continuità degli endoteli mediante (si ritiene) un processo proliferativo-rigenerativo a partire dagli endoteli circostanti. Nei casi in cui agenti lesivi abbiano provocato lesioni estese, irreversibili, si attua un rimaneggiamento del sinusoide in tutte le sue componenti (endoteli e spazio di Disse) e si manifesta una struttura indicata con i termini di pseudo-capillare o di capillarizzazione (Hepatology 2015; 61: 1740-1745).
3) La capillarizzazione dei sinusoidi epatici può concretizzarsi mediante due percorsi:
a)L’evento capillarizzazione rappresenta la fase conclusiva di gravi processi regressivi vacuolari o necrotici,quale espressione di riparazione di fenomeni lesivi deostruenti.
b) Capillarizzazione indotta da modificazioni o alterazioni che ab- initio si sviluppano in modo cronico e progressivo a carico degli endoteli sinusoidali epatici. Questo percorso all’inizio si manifesta con il restringimento e la riduzione numerica delle finestre quindi prosegue con l’accumulo di matrice extracellulare nello spazio di Disse, avente come marker l’acido ialuronico, prodotto dalle cellule stellate; dopo tale incremento della matrice extracellulare si manifesta la formazione della membrana basale del capillare complicata o meno dalla fibrosi negli spazi di Disse (World J. Gastroenterol, 2017; 23: 7666-7677).
Qualunque sia stato il percorso istogenetico della capillarizzazione con fibrosi degli spazi di Disse,il risultato è dato dalla esistenza di una barriera insuperabile ed inamovibile tra il lume sinusoidale e gli epatociti con blocco degli scambi bi-direzionali (Hepatology 2015; 61: 1740-1746). In conseguenza di tale nuova situazione si ha un’atrofia degli epatociti direttamente prospicienti, ipertrofia degli epatociti circostanti. (Journal of Hepatology 2016; 65: 608-617).
