Allgemeine Histologie Binde- und Stützgewebe PDF

Allgemeine Histologie Binde- und Stützgewebe David P. Wolfer Institut für Bewegungswissenschaften und Sport, D-HEST, ETH Zürich Anatomisches Institut, Medizinische Fakultät, Universität Zürich 376-0151-00 Anatomie und Physiologie I Do 21.09.2023 10:15-12:00...

Allgemeine Histologie Binde- und Stützgewebe David P. Wolfer Institut für Bewegungswissenschaften und Sport, D-HEST, ETH Zürich Anatomisches Institut, Medizinische Fakultät, Universität Zürich 376-0151-00 Anatomie und Physiologie I Do 21.09.2023 10:15-12:00 Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 1 Gewebe Mehrzellliger Organismus Aufgabenteilung, Spezialisierung der Zellen Organismus Gewebe = Verband sesshafter Zellen gleichsinnige Differenzierung und Spezialisierung auf gemeinsame Funktion → Funktionsgemeinschaft Zellen nicht immer gleich aussehend: Subspezialisierung, Lebenszyklus Organe Zusammenhalt und Kommunikation zwischen Zellen: Extrazellulärraum (extrazelluläre Matrix), Zellkontakte Parenchym, Stroma Organe bestehen aus mehreren Geweben Parenchym: organspezifisch und funktionstragend, Gewebe unterscheidet sich stark von Organ zu Organ Stroma (meist Bindegewebe): mechanisches Gerüst, Organisator der Struktur und Form, Versorgung (Raum für Blutgefässe, Lymphgefässe und Nervenfasern), Abwehr. Gemeinsame Funktion: Stroma verschiedener Zellen Extrazellulärraum Organe relativ ähnlich strukturelle und funktionelle Hierarchie: Organismus - Organe - Gewebe - Zellen Zellkontakte Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 2 Gewebefamilien / Grundgewebe Grosse Gewebevielfalt durch Zelldifferenzierung und Spezialisierung Zusammenfassung zu 4 Grundgewebe mit gemeinsamen Eigenschaften unterscheidbar durch Funktion, Zellform, Anteil Extrazellulärraum alle Grundgewebe weiter in Subtypen unterteilbar Organe enthalten mindestens 2, meistens alle 4 Grundgewebe Anteil EZR Funktionen Binde- und Struktur, Versorgung, Speicherung, Abwehr, Stützgewebe + bis +++ Stroma - Parenchym von Fett, Knochen, Knorpel Epithelgewebe (+) Oberflächen, Drüsen, Rezeptoren, Parenchym innerer Organe Muskelgewebe (+) bis + Kontraktion, Parenchym des Muskels Nervengewebe (+) Übermittlung, Verarbeitung und Speicherung von Informationen, Parenchym des Nervensystems Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 3 Binde- und Stützgewebe, gemeinsame Eigenschaften Fixe Zellen (obligatorisch) lokale Entstehung aus Vorläuferzellen, ev. Vermehrung durch Teilung Bindegewebe Fettgewebe Binde- und Freie Zellen (optional) Knorpel Stützgewebe Stützgewebe frei ein/auswandernde Zellen des Immunsystems, Vorläufer im Knochenmark Knochen residente Makrophagen: Einwanderung im Embryo, lokale Vermehrung unabhängig vom Knochenmark (Alveolarmakrophagen, von Kupffer-Zellen, Langerhans-Zellen, Nierenmakrophagen, Osteoklasten, Chondroklasten, Zellen Mikrogliazellen, Synovialzellen) fix, sesshaft Unterhalt EZM Extrazelluläre Matrix frei, mobil Abwehr überwiegender Volumenanteil, Bildung und Unterhalt durch fixe Zellen ungeformte und geformte (Fasern, ev. Hydroxyapatitkristalle) Bestandteile extrazelluläre Fasern Matrix EZM kollagen: unverzweigt, zugfest, Wellenform, Scherengitter Kollagenfasern elastisch*: verzweigt, 150% dehnbar, Netz- und Membranbildung elastische Fasern geformt Ungeformte EZM-Bestandteile Hydroxyapatit Proteoglykane*: Wasserbindung → Gewebeturgor, Viskosität, vernetzen Fasern Adhäsionsproteine: Zusammenhalt EZM und Verbindung mit Zellen Proteoglykane ungeformt Adhäsionsproteine * Alterung: Abnahme der Proteoglykane und elastischen Fasern Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 4 Kollagen, Kollagenfasern Prokollagen 1 intrazellulär: Synthese von Prokollagen (3 Proteinuntereinheiten → 300 nm lange stabförmige Tripelhelix) und posttranslationelle Stabilisierung (benötigt Vitamin C, bei Mangel Skorbut) 3 Exozytose, extrazellulär: Abspaltung Propeptide, 2 lösliches Prokollagen → unlösliches Kollagen mit «sticky ends» 1 fixe Zelle 4 2 Prokollagen Kollagenfibrille (EM) 3 Exozytose Kollagenmoleküle versetzt aggregiert: Querstreifung im TEM, Ø 20-300 nm 4 Kollagenmolekül 5 Kollagenfibrille kovalente Vernetzung der Kollagenmoleküle erhöht Zugfestigkeit 6 Kollagenfaser 7 Faserbündel Kollagenfaser (LM) 5 Fibrillen lagern sich bei Bedarf zu Bündeln = Fasern zusammen, Ø 1-20 µm 30% Körperprotein Proteinfamilie: 28 Kollagentypen, wichtigste: = Kollagen 6 fibrillär (bildet Fibrillen, ev. Fasern): Typ I (>90%, Fasern: kollagenes Bindegewebe, Fibrillen + Hydroxyapatit: Knochen), Typ II (Fibrillen: Knorpel, Glaskörper), Typ III (retikuläre Fasern: retikuläres Bindegewebe, Fettgewebe; Fibrillen: Basalmembran) 7 nicht fibrillär (bildet keine Fibrillen): Typ IV (Komponente der Basallamina) nur ultrakurze Ankerfibrillen: Typ VII (Verbindung Oberhaut ↔ Lederhaut) Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 6 Bindegewebe Zellen fix: Fibrozyten = Fibroblasten: Gewebe- und Organorganisatoren, Bindegewebe teilungsfähig: Stammzellen für Regeneration, Narben- und Ersatzgewebe Fettgewebe Binde- und Knorpel Stützgewebe frei: wenig bis viel je nach Bindegewebetyp, vermehrt bei Entzündung Stützgewebe Knochen Kollagenes Bindegewebe Kollagen Typ I Fasern, variable Menge elastische Fasern Zellen locker («zellreich», viele freie Zellen, feine Fasern) → Versorgungs- und Abwehrfunktion im Vordergrund: Organfeingerüst, Lamina propria in fix, sesshaft Fibrozyten Schleimhäuten, Verschiebeschichten, Gefäss-Nerven-Strassen frei, mobil + bis +++ straff («zellarm», dicke Fasern) → hauptsächlich mechanische Funktion: - geflechtartig: Organkapsel, Lederhaut, harte Hirnhaut, Sklera (Augapfel) - parallelfasrig: Sehnen, Bänder extrazelluläre Matrix EZM Retikuläres Bindegewebe retikuläre Fasern (durch Silberreaktion färbbar): Kollagen Typ III Kollagenfasern Typ I / III Fibroblasten heissen (fibroblastische) Retikulumzellen, viele freie Zellen elastische Fasern - bis +++ nur Knochenmark und sekundäre lymphatische Organe, nicht im Thymus Hydroxyapatit nein Elastisches Bindegewebe elastische Fasern +++, Kollagen Typ I Fasern Proteoglykane + Nackenband, Wirbelbogenbänder, Kehlkopf, Luftröhre, Lunge Adhäsionsproteine + Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 9 Fettgewebe Zellen fix: Adipozyten, nicht teilungsfähig, Ersatz aus Vorläuferzellen, Bindegewebe gross, lassen relativ wenig Extrazellulärraum übrig (Ausnahme!) Fettgewebe Binde- und Knorpel Stützgewebe frei: selten, vermehrt bei Entzündung Stützgewebe Knochen Weisses Fettgewebe univakuoläre Adipozyten, umgeben von retikulären Fasernetzen (Kollagen III) Fettgewebeläppchen umgeben durch kollagenes Bindegewebe (Stroma) Zellen Speicherfett: je nach Kalorienbilanz auf/abgebaut (Unterhaut, Bauchhöhle) fix, sesshaft Adipozyten Baufett: Strukturfunktion, nicht abgebaut frei, mobil selten (Fusssohle, Hohlhand, Augenhöhle, Fettkapsel der Niere, Gelenke, Kehlkopf, Ersatzgewebe) extrazelluläre Braunes Fettgewebe univakuolärer Adipozyt (LM) Matrix EZM plurivakuoläre Adipozyten, gemeinsame Vorläufer mit Muskelzellen, Säuglinge bis Erwachsene Kollagenfasern Typ III UCP1 (uncoupling protein 1) in Mitochondrien: elastische Fasern nein plurivakuolärer Hydroxyapatit nein zitterfreie Bildung von Wärme statt ATP Adipozyt (LM) Beiges Fettgewebe UCP1 in Subpopulation von univakuolären Adipozyten induzierbar, Proteoglykane wenig EZM flexibles Umschalten zwischen Wärmebildung und Speicherung Adhäsionsproteine wenig EZM Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 11 Knorpelgewebe Fixe Zellen Chondrozyten isoliert in Höhlen der EZM Bindegewebe Teilung oder Neubildung aus Vorläufern nur bis Ende Wachstum (Pubertät) Fettgewebe Binde- und Knorpel des Erwachsenen, insbesondere Gelenkknorpel nicht regenerierbar Knorpel Stützgewebe Stützgewebe innerhalb Knorpelgewebe keine Bewegungsmöglichkeit für freie Zellen Knochen Hyaliner Knorpel Kollagen Typ-II Fibrillen maskiert durch Proteoglykane → EZM im LM strukturlos Zellen druckelastisch: +++ Proteoglykane + Kollagenfibrillen fangen Wasser ein Skelettentwicklung Embryo bis Pubertät (chondrale Osteogenese) fix, sesshaft Chondrozyten Vorkommen beim Erwachsenen: Bewegungsapparat: (Gelenkknorpel, frei, mobil - Rippenknorpel), Atemwege (Nase, Larynxskelett, Trachea, Bronchien) Elastischer Knorpel extrazelluläre Matrix EZM Typ-II Fibrillen, zusätzlich unmaskierte elastische Fasern druck- & biegeelastisch Kollagen Typ II oder I+II Auricula (äusseres Ohr), Epiglottis (Kehldeckel), kleine Bronchien elastische Fasern - bis +++ Hydroxyapatit (Osteogenese) Faserknorpel Typ-II Fibrillen, zusätzlich unmaskierte Kollagen Typ-I Fasern druckelastisch & zugfest Proteoglykane +++ Gelenkscheiben, Menisken, Faserring der Zwischenwirbelscheiben Adhäsionsproteine +++ Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 15 Knochengewebe Fixe Zellen Osteozyten, nicht teilungsfähig, Fortsätze + Gap Junctions → Netzwerk Bindegewebe zeitlebens Ersatz aus Vorläuferzellen: Turnover, Frakturheilung Fettgewebe Binde- und innerhalb Knochengewebe keine Bewegungsmöglichkeit für freie Zellen Knorpel Stützgewebe Stützgewebe Knochen Mineralisation nadelförmige Hydroxyapatit-Kristalle (Kalzium-Hydroxyl-Phosphat), in und zwischen Kollagen Typ-I Fibrillen (keine eigentlichen Fasern), Zellen zug- und druckfester Verbundwerkstoff Hydroxyapatit-Kristalle zuletzt beigefügt: noch nicht mineralisierte fix, sesshaft Osteozyten Vorstufe der extrazellulären Matrix des Knochengewebes = Osteoid frei, mobil - Geflechtknochen extrazelluläre extrazelluläre Matrix noch unorganisiert, Matrix EZM Kollagenfibrillen geflechtartig angeordnet, mechanisch minderwertig neugebildeter Knochen im Wachstum und bei Frakturheilung, Kollagen Typ I Felsenbein der Schädelbasis lebenslang elastische Fasern nein Hydroxyapatit +++ Lamellenknochen Lamellen mit parallel verlaufenden Kollagenfibrillen, Richtung von Lamelle zu Lamelle wechselnd, maximale Festigkeit Proteoglykane ++ Produkt des Knochenumbaus, vorherrschend im reifen Skelett Adhäsionsproteine ++ Anatomie und Physiologie I - Allgemeine Histologie - Binde- und Stützgewebe - 18  Entstehung, Wachstum und Ersatz der Binde- und Stützgewebe 1 2 Stammzellen → Vorläuferzellen 1 asymmetrische Zellteilung 1 gemeinsamer Ausgangspunkt = mesenchymale Stammzellen: asymmetrische Teilung, 2 Zellnachschub via Vorläuferzellen → Selbsterneurung + Bildung von Vorläuferzellen für fixe Zellen 3 Selbsterneuerung durch Zellteilung nur bis Abschluss Wachstum 2 Vorläuferzellen: symmetrische Teilung → keine Selbsterneuerung, verbraucht durch Differenzierung zu Fibroblasten, Adipozyten, Chondrozyten, Osteozyten Embryo: Mesenchym = embryonales «Bindegewebe» aus mesenchymalen Stammzellen, Zellfortsätze, EZM strukturlos ohne Fasern mesenchymale Erwachsener: Fibroblasten im reifen Bindegewebe 1 Stammzellen und in der bindegewebigen Knochenhaut übernehmen Stammzellfunktion 3 Teilung bereits differenzierter Zellen 3 nur Fibroblasten und während Wachstum (Embryo bis Pubertät) Chondrozyten. 2 Bindegewebe Lebenslanger Knochenaufbau & -Umbau Osteoblasten: Vorläufer der Osteozyten, bilden Osteoid, nicht teilungsfähig 2 Fettgewebe Osteozyten: Mineralisation der EZM, eingemauert und nicht teilungsfähig Osteoklasten: Abbau mineralisierter EZM von Oberfläche aus 2 Knorpel 3 Osteogenese = Entstehung von Skelettteilen im Embryo direkt = desmal: aus Mesenchymverdichtung (Clavicula, Scapula, Schädelkalotte) indirekt = chondral: erst Anlage aus hyalinem Knorpelgewebe, dann Ersatz durch 2 Knochen Knochengewebe (meiste Knochen, höhere Wachstumsraten) Anatomie und Physiologie I - 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