Exercicis: Els teixits animals

Defineix teixit i ordena aquests nivells d'organització del cos animal de menor a major complexitat: sistema, cèl·lula, òrgan i teixit, posant un exemple de cada nivell.

Anomena els quatre tipus de teixit animal i escriu una funció característica de cadascun, indicant un lloc del cos on es trobi.

Explica la diferència entre teixit i òrgan utilitzant com a exemple el cor, i indica quins teixits col·laboren en el seu funcionament.

Distingeix l'epiteli de revestiment de l'epiteli glandular, posa un exemple de cadascun (epidermis de la pell, glàndula salival) i explica la funció general de cada tipus.

Anomena els tres tipus de teixit muscular (esquelètic, cardíac i llis), indica on es troba cadascun i si la seva contracció és voluntària o involuntària.

Explica què és la matriu extracel·lular del teixit connectiu i com les diferències en la seva composició (gelatinosa, calcificada, líquida) expliquen les propietats del cartílag, l'os i la sang.

Què és una cèl·lula mare? Relaciona la seva presència amb la capacitat de renovació dels teixits i raona per què la pell es renova constantment mentre que el teixit nerviós amb prou feines es regenera.

Explica les funcions del teixit adipós (reserva energètica, aïllament tèrmic, protecció mecànica, secreció d'hormones) i raona per què no és un simple «farciment passiu» del cos.

Observa els quatre talls microscòpics numerats de la imatge. a) Identifica a quin tipus de teixit animal correspon cadascun raonant pel seu aspecte (cèl·lules apilades en capa, cèl·lules disperses en una matriu mineral, fibres allargades i estriades, cèl·lules amb llargues prolongacions). b) Indica una funció i una localització corporal de cada teixit.

Relaciona estructura i funció en aquests quatre casos: l'epiteli que revesteix la boca, l'os del fèmur, el múscul bíceps i l'encèfal. Explica quin tret cel·lular de cada teixit li permet complir el seu paper (revestiment, sosteniment, contracció i conducció de senyals).

L'estómac conté els quatre tipus de teixit treballant alhora. Localitza cadascun —epiteli de revestiment, teixit connectiu de sosteniment, capes musculars que barregen el contingut i xarxes nervioses que les regulen— i explica què aporta cada teixit a la digestió.

La sang es classifica com a teixit connectiu. Justifica aquesta classificació atenent a les seves cèl·lules i a la seva matriu (el plasma), i anomena els seus tres components cel·lulars amb una funció de cadascun.

Compara el cartílag i l'os: estructura, irrigació (té vasos sanguinis el cartílag?), duresa i capacitat de regeneració. Aplica-ho a explicar per què un trencament de menisc triga tant a curar-se enfront d'una fractura d'os.

L'epiteli intestinal ha de ser alhora una barrera selectiva i una superfície absorbent. Explica quines adaptacions ho permeten (una sola capa de cèl·lules, unions estretes, microvellositats) i què passaria si aquestes unions fallessin.

El teixit nerviós no és només neurones: descriu les funcions de les cèl·lules glials (sosteniment, nutrició, mielina, defensa) i raona per què són imprescindibles encara que no condueixin impulsos.

Un tall superficial a la pell travessa epidermis i dermis. Descriu quins teixits i estructures es danyen a cada capa (vasos, terminacions nervioses, glàndules) i relaciona el sagnat i el dolor amb la profunditat de la ferida.

Un laboratori de biomecànica analitza quatre mostres de teixits animals adults no identificades (A, B, C i D):

• Mostra A: matriu extracel·lular densa amb feixos de col·lagen orientats en una única direcció paral·lela, escassos fibroblastos comprimits i vascularització gairebé nul·la.

• Mostra B: epiteli estratificat amb cèl·lules superficials poligonals i globoses que s'aplanen elàsticament segons la tensió luminal, recolzat sobre gruixudes capes de múscul llis.

• Mostra C: epiteli pla estratificat queratinitzat a la seva superfície, amb estrat basal mitòticament actiu i abundants desmosomes i hemidesmosomes.

• Mostra D: cossos neuronals, axons mielinitzats i una densa xarxa de cèl·lules glials de suport amb escassíssima matriu extracel·lular.

1. a) Associa raonadament cada mostra amb una d'aquestes localitzacions: tendó d'Aquil·les, paret de la bufeta urinària, epidermis i medul·la espinal.
2. b) Un bioenginyer proposa substituir la túnica muscular de la bufeta urinària per teixit conjuntiu dens regular per «fer-la més resistent a la ruptura». Rebat biològicament aquesta proposta preveient què passaria durant les fases d'ompliment i buidatge vesical.

La síndrome d'Ehlers-Danlos engloba alteracions genètiques que impedeixen el correcte acoblament i entrecreuament de les fibres de col·lagen. En un assaig biomecànic, se sotmet a tracció longitudinal una tira de dermis i una porció d'aorta d'un pacient afectat enfront de mostres d'un control sa: les mostres del pacient s'elonguen amb forces mínimes, però pateixen ruptura mecànica amb una càrrega tres vegades inferior a la del control.

1. a) Interpreta aquests resultats biomecànics contrastant la funció estructural del col·lagen amb la de l'elastina a la matriu extracel·lular del teixit conjuntiu.
2. b) Justifica a escala histològica per què aquest defecte provoca simultàniament hematomes espontanis (ruptura de capil·lars), retard marcat en la cicatrització i hiperlaxitud articular, identificant quina varietat específica de teixit conjuntiu està compromesa en cada cas.
3. c) Un estudiant afirma que, en ser un defecte del col·lagen, els ossos del pacient no es veuran afectats perquè «el teixit ossi és exclusivament un mineral inorgànic rígid». Rebat la seva afirmació detallant la composició de la matriu òssia i preveient com s'alteren les propietats mecàniques de l'os si falla la seva fracció orgànica.

En un seminari sobre evolució tissular es formula la següent afirmació: «Tant les tràquees del xilema vegetal com els àxons de les neurones motores mielinitzades animals han assolit el grau màxim d'especialització per al transport a llarga distància, comportant en tots dos casos la pèrdua irreversible de la viabilitat de la mateixa cèl·lula conductora».

1. a) Analitza críticament aquesta afirmació: indica justificadament si és vertadera o falsa per a cada tipus cel·lular, descrivint l'estat funcional del seu citoplasma i dels seus orgànuls en la maduresa.
2. b) Compara com resolen tots dos teixits el sosteniment mecànic i el suport metabòlic al llarg del trajecte: contrasta el paper de les cèl·lules glials (cèl·lules de Schwann i astròcits) amb el de les cèl·lules parenquimàtiques i esclerenquimàtiques acompanyants en el xilema.
3. c) Prediu quines conseqüències biofísiques immediates sobre la funció conductora tindran, respectivament, una microfractura amb entrada d'aire a la paret cel·lular d'un vas del xilema (cavitació) i la desmielinització immunitària localitzada d'un àxon en el teixit nerviós.

Dos pacients ingressen a la unitat de cremats després d'un accident:

• Pacient A: cremada dèrmica profunda a l'avantbraç. Conserva dolor intens i sensibilitat; la biòpsia mostra destrucció de l'epidermis i la dermis papil·lar, però els fol·licles pilosos i les glàndules sebàcies de la dermis reticular són viables.

• Pacient B: cremada subdèrmica (tercer grau) a la cama. La zona central és blanquinosa, apergaminada i és completament insensible a les punxades.

1. a) Justifica a escala neurohistològica l'aparent paradoxa que la lesió del pacient B, sent molt més greu, sigui indolora al seu centre, mentre que el pacient A pateix dolor agut.
2. b) Explica l'origen de les cèl·lules que regeneraran l'epidermis en el pacient A. A continuació, raona per què en el pacient B la reepitelització espontània no és viable i es requereix un empelt dermoepidèrmic.
3. c) Durant el procés de cicatrització profunda del pacient B, els miofibroblasts sintetitzen quantitats elevades de col·lagen de manera desorganitzada i es contreuen intensament. Prediu quines seqüeles biomecàniques patirà l'articulació adjacent si no s'apliquen teràpies de rehabilitació primerenca.

Després d'un infart de miocardi transmural, els cardiomiòcits necrosats del ventricle esquerre són reabsorbits per macròfags i substituïts progressivament per teixit conjuntiu dens cicatricial.

1. a) Compara les propietats morfològiques i funcionals dels cardiomiòcits enfront de les dels fibroblasts de la cicatriu. Explica per què aquesta substitució tissular prevé el trencament immediat de la paret cardíaca, però deteriora irreversiblement tant la funció sistòlica (contracció) com la diastòlica (relaxació i ompliment) del ventricle.
2. b) Els cardiomiòcits adjacents estan units per discos intercalars rics en desmosomes i unions de tipus gap (en esquerda). Prediu l'impacte electrofisiològic d'intercalar una massa de teixit fibrós no excitable en aquesta xarxa sincicial i quin risc clínic d'arrítmia comporta.
3. c) En medicina regenerativa s'investiga la injecció de pedaços bioimpresos amb cardiomiòcits derivats de cèl·lules mare. Dedueix quins dos requisits histològics i funcionals indispensables ha de complir aquest pedaç en integrar-se en el miocardi del pacient per evitar arrítmies fatals i bombejar sang eficaçment.

En un estudi sobre metabolisme ossi es mesuren marcadors de recanvi en tres lots de rates femella adultes:

• Lot 1 (Control): nivells normals de fosfatasa alcalina sèrica (marcador d'activitat osteoblàstica) i de telopèptids de col·lagen tipus I en orina (CTX, marcador de resorció osteoclàstica).

• Lot 2 (Ovariectomitzades, model de menopausa): els nivells de CTX augmenten un 90 %, mentre que la fosfatasa alcalina amb prou feines varia. Les micrografies revelen perforació i pèrdua de connectivitat a l'os trabecular.

• Lot 3 (Ovariectomitzades tractades amb un fàrmac experimental): els nivells de CTX descendeixen un 60 % respecte al Lot 2 i la fosfatasa alcalina augmenta un 35 %.

1. a) Dedueix sobre quin tipus cel·lular diana actua el fàrmac experimental inhibint la seva funció i sobre quin estimulant l'osteogènesi. Justifica-ho analitzant els marcadors.
2. b) Explica per què la interrupció dels estrògens en el Lot 2 desencadena una pèrdua neta de massa òssia, detallant el paper acoblat entre osteoblasts i osteoclasts en la remodelació òssia contínua.
3. c) Un astronauta que passa sis mesos a l'Estació Espacial Internacional en ingravidesa pateix una pèrdua òssia trabecular similar a la del Lot 2, malgrat tenir nivells hormonals normals. Justifica a escala cel·lular per què la supressió de la càrrega mecànica altera el balanç entre formació i resorció òssia.

S'injecta un anàleg nucleosídic radiomarcat (que s'incorpora a l'ADN únicament durant la fase S de duplicació) en cultius de quatre teixits adults humans amb una massa cel·lular idèntica: epiteli intestinal, parènquima hepàtic, teixit nerviós encefàlic i medul·la òssia hematopoètica.

1. a) Prediu raonadament quins dos teixits mostraran una captació intensa i immediata del traçador en condicions basals i quins mostraran una incorporació gairebé inapreciable, relacionant la teva resposta amb l'existència de cèl·lules mare adultes i el percentatge de cèl·lules en fase G0.
2. b) Després d'una resecció quirúrgica parcial del 40 % del fetge, aquest recupera la seva massa original en setmanes; en canvi, una pèrdua equivalent de teixit a l'encèfal deixa un dèficit neurològic permanent. Explica la diferència cel·lular entre ambdós processos: hiperplàsia compensatòria d'hepatòcits quiescents enfront de gliosi cicatricial sense neurogènesi funcional.
3. c) Analitza la relació entre la cinètica de proliferació tissular i la carcinogènesi: dedueix per què més del 80 % dels càncers en humans adults són carcinomes (originats en epitelis) i els tumors neuronals primaris en l'adult són extremadament infreqüents.

Un equip de bioenginyeria intenta fabricar mitjançant bioimpressió 3D dos teixits artificials d'1,5 cm de gruix per a implants quirúrgics: un bloc de cartílag articular i un bloc de múscul esquelètic. Després d'incubar-los durant tres setmanes en un bioreactor convencional amb medi nutritiu oxigenat sense llit vascular:

• El constructe de cartílag presenta condròcits viables en tot el seu gruix i una matriu homogènia rica en col·lagen tipus II i proteoglicans.

• El constructe de múscul esquelètic presenta fibres viables únicament en una capa superficial perifèrica de 0,15 mm (150 µm); tot el nucli central ha patit necrosi cel·lular massiva.

1. a) Justifica a escala biofísica i histològica aquest resultat dispar. Basa el teu raonament en les demandes metabòliques de cada tipus cel·lular i en el límit físic de difusió passiva de nutrients i oxigen en absència de capil·lars sanguinis.
2. b) Per què la condició avascular del cartílag representa un gran avantatge per al seu cultiu in vitro, però constitueix una severa limitació fisiològica in vivo quan es produeix una lesió esportiva a l'articulació?
3. c) Dissenya raonadament dues modificacions biomecàniques o biològiques (en la bastida o en els tipus cel·lulars emprats) que permetin superar el límit de difusió i mantenir viables les cèl·lules profundes en el constructe muscular.

Repte del tema. Com a assessor biomèdic escolar, has de redactar una proposta raonada per prevenir les afeccions osteomusculars i nervioses derivades del sedentarisme i l'ús prolongat de pantalles.

1. Recollida de dades: Accedeix al web de l'INE (Enquesta Nacional de Salut) i consulta la prevalença de xacres com mal cervical, lumbar o cefalees en joves de 15 a 24 anys (extreu almenys dos percentatges reals, per exemple un $14,5\,\%$).

2. Diagnòstic histològic: Tria una d'aquestes afeccions i explica de manera integrada l'afectació dels quatre teixits fonamentals: epitelial (irrigació cutània o endotelis), connectiu (cartílag intervertebral o tendons), muscular (contracció sostinguda i fatiga) i nerviós (conducció del dolor), detallant les seves característiques cel·lulars.

3. Proposta raonada: Redacta un informe breu d'una cara amb tres mesures preventives fonamentades, demostrant com cada hàbit protegeix específicament la integritat dels teixits descrits.

Es valorarà:

• Precisió en l'extracció i citació de les dades quantitatives de l'INE.

• Rigor científic en la descripció i interrelació funcional dels quatre teixits animals.

• Solidesa del raonament biològic en les mesures ergonòmiques proposades.