Bijzondere Histologie THK 2°bach BF I 2022 PDF

Bijzondere Histologie 2e bach THK HET CARDIOVASCULAIR SYSTEEM OF HET BLOEDSOMLOOPSTELSEL 1. INLEIDING De bloedsomloop bestaat uit het hart, de bloedvaten en de lymfevaten. Het hart is de pomp die het bloed rondstuurt door de arteriën naar het microvasculair bed van bloedvaatjes in de organen. Dit...

Bijzondere Histologie 2e bach THK HET CARDIOVASCULAIR SYSTEEM OF HET BLOEDSOMLOOPSTELSEL 1. INLEIDING De bloedsomloop bestaat uit het hart, de bloedvaten en de lymfevaten. Het hart is de pomp die het bloed rondstuurt door de arteriën naar het microvasculair bed van bloedvaatjes in de organen. Dit microvasculair bed begint met arteriolen die het bloed verdelen over haarvaten of capillairen. In het microvasculair bed heeft de afgifte van zuurstof plaats. Koolstofdioxide en andere afbraakproducten worden opgenomen in postcapillaire venulen, van hier gaat het naar de venen die het bloed terug laten vloeien naar het hart. Het hart en de bloedvaten maken twee circuits. De kleine circulatie loopt van het hart naar de longblaasjes en de grote circulatie bevloeit de rest van het lichaam. Naast het arteriële en het veneuze bloedvatensysteem vinden wij nog kleine afvoervaatjes, de lymfevaten, die de overmaat van intercellulaire vloeistof afvoeren vanuit de weefsels naar de venen. De functie van het cardiovasculair stelsel is het transport van zuurstof, voedingsstoffen en afbraakproducten; de temperatuurregeling van het lichaam en de verdeling van hormonen. Ook het immuunstelsel werkt met behulp van de circulatie. 2. DE ALGEMENE BOUW VAN BLOEDVATEN Wij onderscheiden drie lagen: de tunica intima, de tunica media en de tunica externa. 2.1. Tunica intima Alle bloedvaten zijn bedekt aan de binnenzijde met een epitheel bestaande uit endotheelcellen. Hieronder ligt afhankelijk van de dikte van het bloedvat soms nog wat subendotheliaal bindweefsel. 2.2. Tunica media of tunica muscularis Deze is opgebouwd uit concentrische lagen van gladde spiercellen waartussen bindweefsel ligt, meestal rijk aan elastinevezels. 1 Bijzondere Histologie 2e bach THK 2.3. Tunica externa of tunica adventitia Deze laag bestaat uit bindweefsel dat overwegend longitudinaal geschikt is en een overgangslaag vormt met het omgevende weefsel. Hierin treffen wij, wanneer ze dik is, bloedvaatjes aan die de tunica adventitia voeden. We noemen deze vaatjes de vasa vasorum. De bloedsomloop wordt ingedeeld in een: 1. macrovasculair systeem, bestaande uit het hart, de arteriën en de venen. Dit systeem zorgt alleen voor het transport. 2. microvasculair systeem, bestaande uit arteriolen, capillairen en venulen. Hier gebeurt naast transport ook de metabolische uitwisseling van zuurstof en koolstofdioxide. Tevens gebeurt hier de opname van voedingsstoffen en de afgave van afvalproducten. 3. ARTERIEEL SYSTEEM De arteriën zijn de bloedvaten die het bloed van het hart wegvoeren in de grote circulatie. Wij onderscheiden afhankelijk van hun structuur drie verschillende typen: de elastische arteriën, de musculaire arteriën en de arteriolen (die behoren bij het microvasculair systeem of de microcirculatie). De arteriën verkleinen van diameter naarmate ze verder van het hart liggen. Opvallend in histologische preparaten is hun dikke wand. Het lumen is kleiner en regelmatiger dan van de overeenkomstige venen. Ook bestaat hun wand uit meer elastische en musculaire elementen dan bij de overeenkomstige venen. 3.1. De elastische arteriën Hiertoe rekenen wij de grootste arteriën zoals de aorta, a. carotis communis, de truncus en a. pulmonalis en de a. subclavia. Histologische bouw: De tunica intima bestaat uit een doorlopend gesloten endotheel dat rust op een dunne basale membraan gelegen op enkele laagjes losmazig bindweefsel, het subendotheliaal bindweefsel. Hierin vinden we enkele elastinevezels en wat spiercellen. 2 Bijzondere Histologie 2e bach THK De tunica media bestaat uit een groot aantal elastinelamellen waarvan de binnenste tegen de intima aanligt en de lamina elastica interna genoemd wordt. De elastinelamellen zijn gevensterd en liggen concentrisch op elkaar. Tussen de lamellen liggen wat gladde spiercellen maar de elastinelamellen overwegen in aantal. ± 50 tot 70 lamellen vinden wij bv. in de aorta. De buitenste lamel heet de lamina elastica externa en is niet duidelijk te onderscheiden van de tunica adventitia. De grondstof van de tunica media is zeer rijk aan glycosaminoglycanen en is metachromatisch kleurbaar. De tunica adventitia is niet zo dik in de elastische arteriën. Zij bestaat vooral uit collageen bindweefsel, circulair geschikt rond de arteriën. De tunica adventitia wordt bevloeid door de vasa vasorum en draagt ook zenuwelementen. 3.2. De musculaire arteriën Dit is de meest voorkomende soort van arteriën. Zij regelen de bloedvoorziening van de verschillende organen. Hun diameter kan meer variëren dan deze van de elastische arteriën, die weinig in diameter veranderen. De wand van de musculaire arteriën is relatief dik vergeleken met hun lumen. Het opvallendst is de dikke spierlaag van de tunica media. Histologische bouw: De tunica intima bestaat uit een doorlopende laag endotheel gelegen op een dunne laag subendotheliaal bindweefsel, die echter in de kleinere musculaire arteriën ontbreekt. Deze subendotheliale laag ligt tegen een dunne basale membraan die onder het doorlopende endotheel ligt. De tunica media is begrensd door een duidelijke lamina elastica interna, die sterk eosinofiel kleurt met H.E. kleuring. Zij is zichtbaar als een rode golvende lijn. Deze golving ontstaat door het grote aantal gladde spiercellen dat onder de lamina elastica interna ligt. Er zijn wel tot 40 spiercellagen tegen elkaar geschikt in de grotere arteriën. De tunica media is weinig ontwikkeld in de musculaire arteriën van de meningen en hersenen. De spiercellen liggen in een glycoproteïnerijke matrix die PAS+ is. Er zijn enkele elastinevezels en wat fibroblasten. De overgang naar de tunica adventitia wordt gevormd door een onduidelijke lamina elastica externa, die ook sterk gegolfd is, en bij de kleinere musculaire arteriën ontbreekt. 3 Bijzondere Histologie 2e bach THK De tunica adventitia is sterk ontwikkeld. Ze is opgebouwd uit collageen en wat elastisch bindweefsel, beide elementen zijn longitudinaal geschikt. Zij draagt de vasa vasorum en zenuwelementen. 3.3. De arteriolen De overgang van musculaire arterie naar arteriool is eerder arbitrair. Wij noemen een arteriool een bloedvat met een diameter kleiner dan 100 µm. De arteriolen bevoorraden de capillairen of haarvaatjes. De spierlaag of de tunica media is slechts enkele gladde spiercellen dik. Histologische bouw: De tunica intima bestaat uit endotheel dat continu is en ligt op een zeer dunne basale membraan en een zeer dunne lamina elastica interna. Deze laatste verdwijnt in de kleinere arteriolen. De tunica media is slechts enkele (1 tot 3) laagjes gladde spiercellen dik. Een lamina elastica externa is afwezig zoals in de kleinere musculaire arteriën. De tunica adventitia bestaat uit losmazig bindweefsel dat wat elastine bevat. Het einddeel van een arteriool is het mesarteriool. Dit regelt de bloedstroom in het haarvatennet doordat de diameter kan variëren, waardoor de bloeddruk sterk beïnvloed wordt. De endotheelcel ligt hier op een zeer dunne basale membraan. Wat gladde spiercellen omgeven het lumen. Om dit alles ligt wat losmazig bindweefsel. De gladde spiercellen, ook precapillaire sfincters genoemd, worden geïnnerveerd door sympatische vezels waardoor er intermittente contractie en relaxatie van de mesarteriolen kan optreden. Vanuit de mesarteriolen stroomt het bloed via de voorkeurskanalen naar de postcapillaire venule. Het geheel noemt men de precapillaire sfincterzone. 4. MICROCIRCULATIE 4.1. Samenstelling De microcirculatie omvat de bloedvaten die instaan voor de uitwisseling van gassen, voedings- en afvalproducten. Deze uitwisseling gebeurt vooral vanaf de capillairen. De arteriolen behoren met hun precapillaire sfincters ook reeds tot de microcirculatie. Zij controleren de bloedtoevoer naar de capillairen. Om didactische redenen hebben wij ze echter besproken bij het arteriële systeem. Het capillair netwerk voert zijn afvalproducten af langs veneuze vaten met toenemende diameter: de postcapillaire venulen, de collecterende venulen en de musculaire venulen. 4 Bijzondere Histologie 2e bach THK De microcirculatie is verschillend op verschillende plaatsen in het organisme. Wij vatten de varianten samen: A. de diameter van de capillairen kan variëren tussen 4 micron tot 40 micron B. het endotheel van de capillairen kan verschillend van bouw zijn C. in het capillair bed treden er soms rechtstreeks verbindingen op tussen arteriële en veneuze elementen, de arterioveneuze anastomosen, bv. in de huid D. de uitgebreidheid van het capillair netwerk kan sterk variëren van het ene orgaan tot het andere 4.2. De capillairen of haarvaten Deze haarvaten bouwen een zeer uitgebreid netwerk op over het hele lichaam. Ongeveer 90 % van alle bloedvaten zijn capillairen; ze hebben een gezamelijke lengte van ongeveer 100 000 km en een geschat oppervlak van 5 000 m2. De hoeveelheid bloed aanwezig in het capillair bed is echter gering (ongeveer 5%) omdat het bloed vaak passeert van het mesarteriool langs een doorvoerkanaal naar de venule. In dit doorvoerkanaal zelf monden een groot aantal kleine capillairen uit. Ter hoogte van hun uitmonding in het doorvoerkanaal zijn er precapillaire sfincters, opgebouwd uit contractiele elementen, waardoor deze capillairen afgesloten kunnen worden. De haarvatwand bestaat uit een tunica intima, een tunica media ontbreekt en een tunica adventitia is zeer beperkt, maar aanwezig. Wij onderscheiden op E.M. niveau drie soorten capillairen: continue capillairen, gevensterde capillairen en discontinue capillairen. 4.2.1. Continue capillairen of continue haarvaten Een doorlopend endotheel heeft een dikte van ± 0,2 µm (in de long en hersenen is dit nog dunner, ± 0,1 µm) behalve waar de kern ligt. In het cytoplasma vinden wij een groot aantal vesikels die instaan voor het transendotheliale transport of diacytose. Waar de endotheelcellen elkaar raken is er een zonula occludens (tight junction) en meestal vinden we ter hoogte van deze contactzone naar het lumen uitstulpende of overplooiende cytoplasma uitlopers. Onder het epitheel ligt een doorlopende basale membraan. Op de basale membraan en door een plooi ervan omgeven, ligt een stervormige platte cel, de pericyt of cel van Rouget genoemd. Zij komt voor rond capillairen en 5 Bijzondere Histologie 2e bach THK post-capillaire venulen. Misschien zijn het reservecellen. In de hersenen hebben zij een fagocyterende functie. In de continue capillairen is er uitwisseling mogelijk door diffusie, door transendotheliaal transport en door diapedese, d.w.z. cellen, witte bloedcellen vooral, kunnen langs de intercellulaire contacten van naast elkaar gelegen endotheelcellen migreren, zowel naar het capillair lumen toe als er uit. 4.2.2. Gevensterde capillairen De endotheelcellen van de gevensterde capillairen hebben in hun cytoplasma openingen die cirkelvormig zijn. Deze openingen, "fenestrae", komen voor in uiterst dunne delen van de endotheelcel en de diameter is gemiddeld 70 nm. Deze openingen worden afgesloten door een diafragma waarvan de wand dunner is dan de trilaminaire membraan. Deze openingen zien wij in het endotheel van de nierglomeruli, en in de capillairen van de endocriene klieren. In de gevensterde capillairen is snelle uitwisseling mogelijk door filtratie. Rond dit gevensterd capillair ligt een doorlopende basale membraan, pericyten ontbreken. 4.2.3. Discontinue capillairen De discontinue haarvaten of sinusoïden hebben een grote diameter, ongeveer 30-40 µm. Wij treffen ze aan in de lever, de milt, en het beenmerg. Zij zijn niet buisvormig maar plooien zich in de ruimten tussen de cellen van het orgaan dat zij bevloeien. Dit geeft hen een bochtig uitzicht, vandaar de naam sinusoïden. De cellagen van de sinusoïden zijn discontinu en vertonen zowel openingen tussen de endotheelcellen als doorheen de endotheelcellen (grote fenestrae zonder diafragma’s). De cellen hebben soms een fagocyterende functie of ze zijn verbonden met cellen die fagocyteren (Kupffercellen in de lever). Een basale membraan is onvolledig of ontbreekt onder dit type endotheel. 4.3. Postcapillaire venulen Deze buizen gelijken op de capillairen op enkele morfologische verschillen na. Zij hebben een grotere diameter, hebben geen goed gevormde zonulae of maculae occludentes, waardoor zij gemakkelijk leukocyten doorlaten, en het lumen is onregelmatiger van vorm dan bij het capillair. 6 Bijzondere Histologie 2e bach THK Onder het endotheel ligt een erg dunne basale membraan die ook de pericyt onvolledig omgeeft. Rond deze endotheelbuis vinden wij wat losmazig bindweefsel. De postcapillaire venulen in sommige lymfoïde organen, hebben een kubisch epitheel om de lymfocyten door te laten zonder dat er lekken ontstaan. 4.4. Collecterende venulen Zij hebben een grotere diameter dan de postcapillaire venulen. Zij hebben ook geen intercellulaire nexussen maar hier en daar maculae occludentes. Opvallend is hier de volledige huls van pericyten die de endotheelcellen omgeeft. Daarom noemt men soms de postcapillaire venulen en de collecterende venulen samen de pericyten venulen. 4.5. Musculaire venulen Kleine vaatjes met een diameter van 50 à 100 µm die samenlopen met de arteriolen, maar in tegenstelling tot deze een onregelmatig lumen vertonen. Het endotheel is zeer plat en de cellen hebben macula occludens contacten. Hier en daar zien we een nexus. De basale membraan is dun en omgeven door één à twee laagjes gladde spiercellen die een tunica media vormen. Een lamina elastica externa of interna ontbreken. Omheen de tunica media ligt een relatief dikke tunica adventitia. 5. VENEUS SYSTEEM 5.1. Inleiding Venen voeren het bloed naar het hart in de grote circulatie. De venen begeleiden de overeenkomstige arterie. De wand van de venen bestaat uit dezelfde tunicae als de arteriën maar een lamina elastica interna of externa ontbreekt steeds. Hierdoor is de grens tussen de tunicae minder duidelijk. Zij verschillen van de arteriën door hun grotere diameter omdat zij minder gladde spiercellen en minder elastinelamellen bezitten waardoor hun tunica media dunner is. De venen, lager dan het hart gelegen, hebben een dikkere spierwand dan die hoger dan het hart gelegen. De variatie in de bouw van de venen is groter dan in de arteriën, hierdoor bestaat er geen uniforme classificatie. Wij delen ze op in kleine en middelgrote venen en grote of musculaire venen. 7 Bijzondere Histologie 2e bach THK 5.2. Kleine en middelgrote venen Het verschil tussen een kleine en middelgrote ligt in hun diameter en relatieve dikte van hun tunicae. De kleine venen hebben een diameter die varieert tussen 0,1 en 1 mm. De middelgrote venen hebben een diameter tussen 1 en 10 mm. De meeste oppervlakkige en diepe venen van de extremiteiten behoren tot dit laatste type. De tunica intima bestaat uit een endotheel die rust op een dunne basale membraan waarrond wat subendotheliaal bindweefsel ligt. Het lumen is onregelmatig. De tunica media is enkele lagen gladde spiercellen dik. Deze lagen liggen van elkaar gescheiden door wat collageen bindweefsel. De tunica adventitia is het dikste deel en bestaat uit losmazig en longitudinaal geschikt collageen bindweefsel. Soms zien wij wat elastinevezels en gladde spiercellen. De venen met een diameter groter dan ± 2 mm dragen in hun lumen ook kleppen, de valvulae, op regelmatige afstand van elkaar. Deze kleppen zijn halfmaanvormig en liggen met twee tegenover elkaar. De vrije rand van de kleppen is gericht naar het hart. Het zijn uitstulpingen van de tunica intima met een centrale bindweefselas met wat fibroelastische elementen. De kleppen voorkomen de terugvloei van het bloed. Het bloed dat naar het hart toevloeit drukt de kleppen uit elkaar maar het bloed dat terugvloeit, sluit de kleppen af. De dunnere wand van de vene ter hoogte van de klep laat toe dat de wand van de vene wat uitzet, we noemen dit de sinus van de klep. De kleppen komen vooral voor in de venen die het bloed tegen de zwaartekracht in moeten transporteren. Zij zijn afwezig in de middelgrote venen van de hersenen en het gastro-intestinaal systeem. 5.3. Grote of musculaire venen Deze venen hebben een diameter die groter is dan 10 mm. Hiertoe behoren o.a. de v. portae, vv. renales en de v. brachiocephalica. In de tunica intima heeft het endotheel dezelfde structuur als in de middelgrote venen. De cellen zijn verbonden met zonulae occludentes en dragen nexussen. De subendotheliale laag is dikker dan in de middelgrote venen. De tunica media: opvallend is de beperkte dikte van de tunica media. Wij vinden er enkele lagen gladde spiercellen ingebed in collageen en elastisch bindweefsel. Een lamina elastica interna en externa bestaan niet. 8 Bijzondere Histologie 2e bach THK De tunica adventitia is de dikste laag, samengesteld uit bundels elastine- en collageenvezels waartussen longitudinaal gerichte bundels gladde spiercellen liggen. In de tunica adventitia komen vasa vasorum voor. De spierwand van de tunica adventitia laat toe dat deze grote venen het bloed naar het hart kunnen pompen. Bij de grote venen zijn ook de venen hoger dan het hart gelegen, minder dik en hebben een duidelijke dunnere tunica adventitia, bv. de vena cava superior is veel dunner dan de vena cava inferior. 6. BIJZONDERE CIRCULATIESYSTEMEN Hiertoe rekenen wij de terminale arteriën, de portale systemen, de arterioveneuze anastomosen, het glomus caroticum en glomus aorticum. 6.1. Terminale of eindarteriën Normaal anastomoseren arteriën met elkaar zodat een arterie het bevloeiingsgebied van een andere arterie kan overnemen wanneer die andere uitvalt. Terminale arteriën anastomoseren niet met elkaar, zodat bij afsluiting van een terminale arterie het bevloeiingsgebied zonder zuurstof valt en afsterft. Een typisch voorbeeld is de a. centralis retinae van het oog. Een verstopping van deze arterie leidt tot onherstelbare blindheid. Ook de aa. coronariae zijn in zekere mate eindarteriën. Deze arteriën hebben wel anastomosen maar deze zijn insufficiënt om een voldoende collaterale circulatie op te bouwen. 6.2. Portale systemen In sommige organen of streken vinden wij een variante op het capillaire net. Normaal verbindt het capillair netwerk arteriën met venulen. Een portaal systeem bestaat uit bloedvaten gelegen tussen twee capillaire netwerken. Dit systeem kan zowel bestaan uit venen als uit arteriën. Een veneus portaal systeem vormt het vena portae systeem van de lever. Hier wordt veneus bloed van het gastrointestinaal systeem langs de vena portae langs de leversinusoïden naar de vena cava gevoerd. 9 Bijzondere Histologie 2e bach THK Een arterieel portaal systeem treffen wij aan in de nieren waar de glomerulus een arterieel capillair net vormt tussen een afferent en een efferent arteriool. 6.3. Arterioveneuze anastomosen In sommige gebieden van het lichaam komen er naast het capillair netwerk arterioveneuze verbindingen voor, dit wil zeggen het bloed kan rechtstreeks van een arteriool naar een venule lopen. Deze communicaties worden ook arterioveneuze anastomosen of shunts genoemd. Deze anastomosen zijn wijdverspreid, maar komen vooral veel voor in de huid. Deze verbindingsstukken zijn gekenmerkt door een relatief dikke spierwand ten opzichte van hun lumen. De wand is sympatisch bezenuwd en stimulatie door de sympaticus zorgt voor contractie van de gladde spieren en afsluiten van het lumen. Het bloed wordt in dit geval toch in het capillair bed gestuurd. M.a.w. deze shunts kunnen als ze open staan de circulatie kortsluiten (zie verder) en spelen aldus een belangrijke rol o.m. in de thermoregulatoire functie van de huid. Het fysiologisch mechanisme van de temperatuurregeling gaat kort samengevat als volgt in zijn werk (zie ook bij Integument in ‘Algemene histologie en histogenese van tand en omgevende weefsels’ (1e bach)). De arteriële bloedvoorziening van de huid bestaat uit twee plexussen, één diepe plexus op de grens van hypodermis en dermis (plexus cutaneus) en één oppervlakkige plexus op de grens van de pars papillaris en pars reticularis in de dermis (plexus subpapillaris). Ook de veneuze circulatie bestaat uit plexussen, geassocieerd met de arteriële circulatie. De diepste plexus is verbonden enerzijds met nog grotere bloedvaten in de hypodermis en loopt anderzijds ook naar de plexus subpapillaris. Vanuit deze oppervlakkige plexus lopen capillaire lussen in de papillen van de huid. Deze capillairen, die loodrecht staan op het huidoppervlak, herbergen echter een te klein bloedvolume om van belang te zijn bij de afgifte van warmte. Daarom gaan in warme omstandigheden de zojuist vermelde arterioveneuze shunts (gelegen t.h.v.d. plexussen) OPEN (= kortsluiting van de circulatie) waardoor een groter bloedvolume kan vloeien doorheen de veneuze plexussen, weliswaar dieper maar evenwijdig met het huidoppervlak gelegen, wat zorgt voor warmteverlies of afkoeling. In koude omstandigheden waarbij warmteverlies moet vermeden worden, gebeurt net het omgekeerde: de arterioveneuze anastomosen worden GESLOTEN en het bloed wordt door het capillaire bed gestuurd. Deze capillairen hebben dus eerder een voedende dan een thermoregulerende functie. 10 Bijzondere Histologie 2e bach THK Dit alles staat onder controle van verschillende factoren, zowel neurogene als lokale. Een bijzonder gespecialiseerde vorm van anastomose vormt het glomus of de glomera, die we aantreffen in de dermis van bepaalde perifere gebieden die kunnen blootgesteld worden aan extreme koude, zoals vingertoppen, lippen, neus, oren en tenen. De huid van de rest van het lichaam daarentegen bevat de hierboven beschreven 'gewone' arterioveneuze anastomosen. Een bindweefselhuls omgeeft het glomus dat bestaat uit een afferent arteriool dat doorheen de bindweefselhuls dringt en zijn lamina elastica interna verliest, uitzet en een sterk verdraaid verloop vertoont, hierna neemt de diameter af en gaat het over in een collecterende venule. De wand van deze glomusvaten bestaat uit longitudinaal georiënteerde veranderde gladde spiercellen, die er epitheloïd uitzien. 6.4. Glomus caroticum/aorticum en sinus caroticus Het glomus caroticum en aorticum zijn zones waar de partiële zuurstof- en koolstofdioxidedruk in het bloed geregistreerd wordt, alsook de pH. Het zijn kleine vasculaire lichaampjes bestaande uit een bindweefselkapsel, een kluwen van sinusoïdale capillairen, glomuscellen type I (eigenlijke chemoreceptoren), glomuscellen type II (gliacellen of satelietcellen) en afferente zenuwvezels. De glomera carotica liggen t.h.v. de bifurcatie van de aa. carotides internae en externae, de glomera aortica (2 in getal) liggen tegen de aortaboog. De afferente zenuwvezels zijn afkomstig van de N. Glossopharyngeus. De informatie over de chemische samenstelling (bloedgassen) van het bloed bereikt via deze banen het CNS, zodat de ademhaling kan aangepast worden. De sinus caroticus is een lichte verbreding t.h.v. het initiële segment van de A. carotis interna. De tunica media is er dunner en de tunica adventitia bevat veel afferente zenuwuiteinden die gestimuleerd worden door rekking. De zenuwvezels zijn ook afkomstig van de N. Glossopharyngeus en reageren op veranderingen in bloeddruk. Men spreekt over baroreceptoren. De informatie wordt centraal geregistreerd en dit geeft aanleiding tot regulatie van de bloeddruk. 11 Bijzondere Histologie 2e bach THK 7. HET HART 7.1. Inleiding Het hart is de pomp die het bloed rondstuurt. Dit orgaan is opgebouwd uit twee voorkamers of atria en twee kamers of ventrikels. De kamers zijn van de voorkamers gescheiden door kleppen: de rechter voorkamer van de rechterkamer door de tricuspidalisklep, de linker voorkamer van de linker kamer door de mitralisklep. De hartwand bestaat, zoals de bloedvaten, uit drie onderscheiden tunicae nl. het endocard, het homoloog van de tunica intima, het myocard, het homoloog van de tunica media en het epicard, het homoloog van de tunica adventitia. In de tunica adventitia komen vasa vasorum voor, deze heten bij het hart de aa. coronariae. 7.2. Het endocard Deze tunica bedekt de binnenzijde van het hart, het is het dikst in de atria. Hierdoor zijn atria minder rood dan de ventrikels. Het endocard bestaat uit een continue laag endotheelcellen die op een dunne basale membraan rusten. Het endotheel is continu met het endotheel van de bloedvaten die in het hart toekomen of het hart verlaten. Onder de basale membraan ligt eerst een dun laagje losmazig bindweefsel, het stratum subendotheliale. Hieronder ligt het stratum myoelasticum, dat bestaat uit dicht collageen en elastisch bindweefsel waartussen wat gladde spiercellen liggen. Deze laag rust op de eigenlijke subendocardiale laag, die bestaat uit losmazig bindweefsel. Deze laag loopt door in het endomysium van het myocard. In de ventrikels lopen, in de subendocardiale laag of tela subendocardialis, ook de Purkinjevezels. Tevens liggen er in deze laag bloedvaatjes en zenuwelementen. 7.3. Het myocard Dit wordt besproken bij Hartspierweefsel in ‘Algemene histologie en histogenese van tand en omgevende weefsels’ (1e bach). 12 Bijzondere Histologie 2e bach THK 7.4. Het epicard Dit vormt het visceraal blad van het pericard en bedekt de hartwand met een dunne serosa. Het bestaat uit mesotheelcellen die rusten op een dun laagje losmazig bindweefsel, met vrij veel vetcellen. Dit vormt de subepicardiale zone. Het pariëtaal blad van het pericard is een serosa, opgebouwd uit mesotheel en bedekt met wat losmazig bindweefsel aan de buitenzijde. De mesotheelcellen van het pariëtaal en visceraal blad hebben een vochtig oppervlak, wat toelaat dat deze twee bladen over elkaar glijden bij de hartcontractie. 7.5. Het prikkelgeleidingssysteem van het hart In het hart liggen gespecialiseerde hartspiercellen die impulsen kunnen geleiden en die zorgen voor de ritmische contracties van de atria en de ventrikels. De rijen van deze cellen verlopen vanuit de atrioventrikulaire knoop van Ashoff-Tawara langs de atrioventrikulaire bundel van His naar het septum membranaceum en deze splitst zich in twee bundels, één naar het linkerventrikel en één naar het rechterventrikel. Deze linker bundel splitst nog eens in een hoog anterieure en een laag posterieure tak. Deze bundels eindigen in een netwerk van subendocardiale vezels, de Purkinjevezels, die contact nemen met de gewone myocardcellen. Tussen de atrioventrikulaire knoop van Ashoff-Tawara en de subepicardiaal gelegen sinoatriale knoop van Keith en Flack of sinoatriculaire nodus, ligt geen duidelijk demonstreerbare bundel. Het is evenwel de knoop van Keith en Flack, die de impulsen uitstuurt die het contractieritme van de hartspier bepalen. De cellen uit de knoop van Keith en Flack en uit de knoop van Ashoff-Tawara of atrioventrikulaire nodus hebben een speciale vorm. Wij noemen ze nodale cellen. Kleine cellen met een ovale kern en duidelijk nucleool, weinig ruw endoplasmatisch reticulum, enkele myofibrillen en veel subsarcolemmale vesikels en veel glycogeen korrels. Zij hebben geen T-tubuli en vormen geen disci intercalares met elkaar. Zij hebben wel duidelijke zonulae adherentes. De bundel van His bestaat uit dezelfde nodale cellen maar na de splitsing neemt de omvang van deze cellen enorm toe en worden ze zelfs groter dan de gewone hartspiercellen. Deze Purkinjevezels zijn kettingvormig geschikt en bevatten veel glycogeen en mitochondriën. Het aantal myofibrillen is geringer. Deze myofibrillen lopen niet allemaal in de lengterichting, een aantal vertoont een onregelmatig verloop. Het sarcoplasmatisch reticulum is klein en T-tubuli ontbreken. Intercalaire 13 Bijzondere Histologie 2e bach THK schijven verbinden de Purkinjevezels onderling. Deze intercalaire schijven zijn bijzonder rijk aan desmosomen. De Purkinjevezels zijn minder afhankelijk van zuurstof dan de gewone hartspiercellen. De laatste Purkinjevezel uit de ketting maakt contact met de gewone hartspiercellen via nexusverbindingen. Rond de Purkinjevezels ligt een bindweefselhuls, die ze afgrenst van de andere hartspiercellen. 7.6. Bloedvoorziening van het hart De aa. coronariae vormen de vasa vasorum van het hart. Het zijn musculaire arteriën, takjes van de aorta. Zij liggen in het epicard en geven takjes naar het myocard. Gezien het gering aantal anastomosen beschouwen wij ze als terminale arteriën. Lymfevaten liggen in het subendocardiale en subpericardiale gebied. 8. LYMFESTELSEL 8.1. Inleiding Door de hogere hydrostatische druk in de capillairen dan in het omgevend weefsel, komt er vloeistof (2 % van het totaal bloedvolume) in het extracellulair milieu. Deze vloeistof wordt teruggevoerd naar het veneus systeem langs vaten die wij lymfevaten noemen. Al het lymfevocht loopt terug langs: A. de ductus thoracicus, die uitmondt in de hoek tussen de linker V. Jugularis en linker V.Subclavia, en B. de ductus lymphaticus dexter, die uitmondt ter hoogte van de junctie van de rechter vena jugularis interna en vena subclavia. Lymfevaten komen niet voor in het beenmerg, het centraal zenuwstelsel en het binnenoor. 8.2. De structuur De lymfecapillairen zijn blind eindigende of anastomoserende vaatjes met gemiddeld 100 micron diameter. Zij zijn opgebouwd uit zeer platte endotheelcellen, die geen gespecialiseerde contacten met elkaar hebben. Onder dit endotheel ligt een zeer onvolledige basale membraan of soms ontbreekt deze volledig. Vanuit het omgevende bindweefsel lopen er bindweefseldraden naar de 14 Bijzondere Histologie 2e bach THK endotheelcellen die hechten aan de endotheelcellen en compressie van de lymfecapillairen verhinderen. De collecterende lymfevaten hebben een structuur die aan kleine venen doet denken. Zij vormen onderling anastomosen. In het lumen vinden wij lymfevatkleppen, die bestaan uit endotheelcellen die liggen rond een dunne reticuline as. Er zijn meer kleppen dan in de venen. Op de collecterende lymfevaten liggen lymfeknopen. De kleppen zorgen voor een parelmoeruitzicht van de collecterende lymfevaten. Rond het endotheel ligt hier een huls van bindweefsel. Er komen zelfs enkele gladde spiercellen in voor. Er zijn geen pericyten aantoonbaar. Het grootste lymfevat, de ductus thoracicus, heeft een dunne lamina elastica interna en een dunne tunica media waarin longitudinale en circulaire gladde spiercellen voorkomen. De tunica adventitia is niet goed omschreven en bevat wat gladde spiercellen. 15 Bijzondere Histologie 2e bach THK ZENUWSTELSEL 1. INLEIDING Het zenuwweefsel maakt een stelsel van verbindingen dat het hele lichaam omspant en dat stimuli van buiten en van binnen het organisme kan analyseren, integreren en beantwoorden. De registratie van deze prikkels gebeurt door het neuron d.i. de zenuwcel met zijn uitlopers. De uitlopers brengen de stimuli of impulsen over en op die manier zorgen zij voor de verbindingen binnen het organisme. Het functioneren van het zenuwstelsel hangt volledig af van een specifieke eigenschap van de neuronen: de prikkelbaarheid. Zoals alle cellen bezit een neuron een membraanpotentiaal dit wil zeggen de cel bewaart een ionengradiënt tussen binnen- en buitenzijde van de cel. Prikkelbaarheid betekent dat deze ionengradiënt kan wijzigen onder invloed van bepaalde stimuli. De ionengradiënt kan bij het neuron omkeren. Bij een prikkel depolariseert zich de celmembraan. Een depolarisatiegolf, de actiepotentiaal genoemd, breidt zich uit over de celmembraan, onmiddellijk gevolgd door het herstel van de rustpotentiaal. Dit proces heet de repolarisatie. Ter hoogte van synapsen, dit zijn contactplaatsen tussen elkaar rakende neuronen, wordt de depolarisatiegolf doorgegeven van het ene neuron aan het volgende door middel van neurotransmitters. Deze chemische stoffen mediëren niet alleen de overdracht van neuron naar neuron, maar ook van neuron naar andere effectororganen, bv. overdracht van een actiepotentiaal op de spieren. 2. COMPONENTEN VAN HET ZENUWWEEFSEL De elementen die het zenuwweefsel opbouwen kunnen ingedeeld worden in 1. neuronen of eigenlijke zenuwcellen met hun uitlopers 2. de steuncellen of gliacellen en 3. het beschermend bindweefsel met zijn bloedvaten, dat rond de voornoemde elementen ligt (PZS) 2.1. Neuronen of zenuwcellen Aan het neuron worden klassiek drie onderscheiden delen beschreven. 16 Bijzondere Histologie 2e bach THK 1. De dendriet of afferente vezel voert de prikkel naar het cellichaam. Het is dus het receptorgedeelte van het neuron. 2. Het eigenlijke cellichaam of perikaryon of soma, bestaande uit de kern en het omgevend cytoplasma. Dit gedeelte verwerkt de stimulus. 3. Daarna wordt de stimulus veranderd doorgegeven langs het axon naar de volgende schakel. Het axon, ook neuriet of efferente vezel genoemd, heeft een effectorfunctie. Het neuron is de eigenlijke eenheid van het zenuwstelsel. Het algemene functionele bouwschema is principieel steeds gelijk maar de vorm van het perikaryon en het aantal uitlopers kan aanzienlijk variëren. De histologische structuur wordt besproken bij Zenuwweefsel in ‘Algemene histologie en histogenese van tand en omgevende weefsels’ (1e bach). Synapsen Dit zijn gespecialiseerde, intercellulaire juncties of celcontacten die de neuronen van elke zenuwbaan met elkaar verbinden of die neuronen verbinden met effectororganen. Zij worden besproken bij Zenuwweefsel in ‘Algemene histologie en histogenese van tand en omgevende weefsels’ (1e bach). 2.2. Neuroglia of steunweefsel Deze cellen zijn ook van ectodermale oorsprong zoals de neuronen maar ze zijn niet prikkelbaar. Hun functie bestaat erin mechanische en metabolische steun te verlenen aan de neuronen. De neuroglia komt zowel voor in het centrale als in het perifere zenuwstelsel. Als centrale neurogliacellen kennen wij de ependymcellen, de macrogliacellen of astrocyten en oligodendrocyten. Microgliacellen rekenen wij ook tot de neuroglia maar zij stammen af van het mesoderm. Tot de perifere neurogliacellen behoren de Schwanncellen en de mantelcellen of satellietcellen. 17 Bijzondere Histologie 2e bach THK 2.2.1. Steuncellen van het centrale zenuwstelsel Oligodendrocyten (oligodendroglia): Dit zijn 6 à 8 µm middelgrote cellen met een grote chromatinerijke kern omzoomd door een smalle cytoplasmaboord. Deze cellen hebben weinig en korte uitlopers. Zij zijn kegel- of flapvormig. Zij gaan over in de myelineschede die zij vormen rond de axonen. De myelinisatie van zenuwvezels in het centraal zenuwstelsel wordt besproken bij Zenuwweefsel in ‘Algemene histologie en histogenese van tand en omgevende weefsels’ (1e bach). Een oligodendrogliacel bouwt rond verschillende axonen één internodium op uit de myelinehuls. Een oligodendrocyt kan tot vijftig axonen omwinden. Oligodendrocyten liggen in het centrale zenuwstelsel ook rond het perikaryon van een neuron. Ze vormen op deze wijze een beschermende laag rond het perikaryon. Zij komen zowel in de grijze als in de witte hersenstof voor. Astrocyten (macrogliacellen): Deze 8 à 10 µm grote stervormige cellen komen zowel in de witte als in de grijze stof voor. Wij onderscheiden twee typen astrocyten afhankelijk van de vorm van de uitlopers die ze dragen: de kortstralige of protoplasmatische astrocyten en de langstralige of vezelige astrocyten. De kortstralige astrocyten zijn talrijk aanwezig in de grijze stof. Het zijn de meest voorkomende gliacellen in de grijze hersenstof. Ze dragen eerder plompe en sterk vertakte uitlopers. De langstralige astrocyten komen voor in de witte hersenstof en zij zijn gekenmerkt door lange draadvormige uitlopers die niet vaak vertakt zijn. De langste uitlopers lopen parallel met de zenuwvezels, de kortere glijden tussen de vezels. Ze hebben een bleke kern en weinig celorganellen in hun cytoplasma. Astrocyten bevatten zeer veel uit gliafilamenten opgebouwde gliafibrillen, bestaande uit GFAP (Glial fibrillary acidic protein). De functie van beide celtypen is gelijk. De uitlopers eindigen op voetjes die enerzijds steunen op de hersencapillairen en anderzijds op de synapsvrije zones van de perikarya en de uitlopers van de neuronen. Op basis van deze bevindingen neemt men aan dat de astrocyten tussenkomen in het metabolisme van het neuron. Zij vormen wat men noemt de bloedhersenbarrière. Een ander deel van de astrocyten zendt hun terminale voetjes uit naar de periferie van de hersenschors. Zij vormen de membrana gliae limitans superficialis. Zij ligt slechts van de hersenvliezen gescheiden door een lamina basalis. 18 Bijzondere Histologie 2e bach THK Wanneer er een letsel in de hersenen ontstaat, vullen de macrogliacellen deze ruimte op. Zij vormen een litteken, gliosis genoemd. Microgliacellen (mesoglia of Hortega cellen): Dit zijn kleine cellen (8 µm) die slechts 5 % van het gliaweefsel opbouwen. Zij komen het centraal zenuwstelsel binnen samen met de bloedvaten tijdens de embryonale fase. Het zijn onregelmatig gevormde cellen die veel lysosomen bevatten. Bij beschadiging van de hersenen veranderen ze in grote amoeboïde en fagocyterende cellen. Deze cellen kunnen zich bewegen doorheen de basale membraan van de capillairen en doorheen de membrana limitans gliae perivascularis, d.i. de membraan gevormd door de voetjes van de astrocyten tegen de capillairen. Wij vinden de microgliacellen overal in het centrale zenuwstelsel, maar vooral rond de capillairen. Zij stapelen trouwens ijzer en pigment op. Deze cellen zijn macrofagen. Ependymcellen: Dit zijn kubische tot prismatische cellen die de ruggemerg- en hersenholten bedekken. Aan de basale zijde hebben zij een vertakte, wortelvormige uitloper die evenwel kan regresseren bij het verouderen. Aan de apicale zijde komen microvilli voor. Hun aantal neemt postembryonaal af. De ependymcellen grenzen goed aan elkaar en zijn verbonden met een junctiecomplex. Een bijzondere vorm van ependymcellen zijn de cellen uit de plexus chorioideus, dit is een bloedvatennetwerk dat tussenkomt in de vorming van het cerebrospinaal vocht in de hersenventrikels. De cellen dragen allen microvilli en dringen met basale uitlopers diep in het losmazig bindweefsel door. Ze grenzen onmiddellijk aan de talrijke capillairen. Het uit de capillairen tredend vocht wordt door de plexus chorioideuscellen omgevormd tot cerebrospinaal vocht. De in de hersenen tussen de perikarya van de neuronen en gliale cellen gelegen ruimte wordt gevuld met uitlopers van neuronen en gliacellen. Deze substantie noemt men het neuropilema. 2.2.2. Steuncellen van het perifere zenuwstelsel Schwanncellen: De Schwanncellen zijn reeds genoemd bij de vorming van de myelineschede. Zij komen uitsluitend voor in het perifere zenuwstelsel. De myelinisatie van zenuwvezels in het perifere zenuwstelsel wordt besproken bij Zenuwweefsel in ‘Algemene histologie en histogenese van tand 19 Bijzondere Histologie 2e bach THK en omgevende weefsels’ (1e bach). Bij isolatie in celcultuur vertonen de Schwanncellen ritmische contracties. De betekenis van deze contracties is nog onduidelijk. Mantelcellen (satellietcellen, kapselcellen of amphicyten): Dit zijn gliale cellen die de perikarya omringen in de zenuwknopen of ganglia. Zij ondersteunen de metabolische functie van de zenuwcellen. De lamina basalis van de Schwanncellen loopt door over de amphicyten. De ganglia zijn concentraties van perikarya buiten het centrale zenuwstelsel. Zij zijn omgeven door een dicht collageen kapsel. De ganglionneuronen komen groepsgewijze voor. Tussen de celgroepen lopen de zenuwvezels. De ganglioncellen zijn 100 µm grote neuronen, omgeven door de mantelcellen. Rond deze mantel ligt dan het endoneurium. 2.3. Bindweefselhulzen In het perifere zenuwstelsel lopen de vezels in bundels van axonen met hun omgevende steuncellen en endoneurium. Het endoneurium bestaat uit een dun laagje losmazig bindweefsel met hierin bloedcapillairen. Rond een bundel vezels ligt een dunne bindweefselhuls die het perineurium heet. Deze huls bestaat uit afgeplatte bindweefselcellen die door zonulae occludentes zijn verbonden. De resulterende bloed-zenuw barrière helpt bij het reguleren van het micromilieu binnen de bundel. Verschillende vezelbundels worden omgeven door een epineurium. Dit bestaat uit een buitenste laag van dens bindweefsel en een binnenste laag losmazig bindweefsel met hierin grotere bloedvaten. Deze bindweefselhulzen zijn alleen aanwezig in het perifere zenuwstelsel, in het centrale zenuwstelsel bestaat de vezel uit het axon en zijn oligodendrocytenlaag. 3. BOUW VAN HET ZENUWSTELSEL De anatomische indeling van het zenuwstelsel omvat 1. het centrale zenuwstelsel, dit zijn de hersenen en het ruggemerg 2. het perifere zenuwstelsel, dat zijn alle delen buiten het centrale zenuwstelsel Functioneel deelt men het zenuwstelsel op in het willekeurig zenuwstelsel dat wilsafhankelijk is en het autonoom zenuwstelsel dat lichaamsfuncties controleert onafhankelijk van onze wil. 20 Bijzondere Histologie 2e bach THK Histologisch echter bestaat het hele zenuwstelsel slechts uit varianten in de schikking van de neuronen en hun steunweefsel. 3.1. Perifeer zenuwstelsel De belangrijkste componenten van het perifeer zenuwstelsel zijn: De zenuwen: dit zijn bundels van zenuwvezels omgeven door Schwanncellen en bindweefselhulzen (endo-, peri- en epineurium). De zenuwen verbinden zenuwcentra met o.a. zintuigen, spieren en klieren. Gemengde zenuwen bevatten zowel afferente als efferente vezels. Sensorische zenuwen bevatten enkel afferente vezels, motorische zenuwen enkel efferente vezels. De ganglia: dit zijn concentraties van perikarya buiten het centrale zenuwstelsel. Zij zijn omgeven door een dicht collageen kapsel. De binnenste laag is de voortzetting van de arachnoidea, de buitenste de voortzetting van de dura mater. De ganglionneuronen komen groepsgewijze voor. Tussen de celgroepen lopen de zenuwvezels. De ganglioncellen zijn 100 µm grote neuronen, omgeven door de mantelcellen. Rond deze mantel ligt dan het endoneurium. Ganglia functioneren als schakelstations voor zenuwimpulsen. Men onderscheidt: 1. sensorische ganglia die afferente impulsen ontvangen. vb. craniale en spinale ganglia 2. autonome ganglia: dit zijn verdikkingen van autonome zenuwen. vb. intramurale ganglia, dit zijn ganglia gelegen in bepaalde organen (vb. in wand van maagdarmkanaal) 3.2. Centraal zenuwstelsel Wij geven hier een korte beschrijving van de cytologische architectuur van de voornaamste delen van het centraal zenuwstelsel en zijn beschermende hulzen. Wanneer hersenen en ruggenmerg dwars doorgesneden worden, worden gebieden met witte en grijze stof waargenomen. - de witte stof bevat voornamelijk gemyeliniseerde axonen en neuroglia - de grijze stof bevat de cellichamen van neuronen, gemyeliniseerde en vooral niet gemyeliniseerde zenuwvezels en neuroglia. Wij beschrijven de cellulaire organisatie van de grote hersenen, de hippocampus, de kleine hersenen en het ruggenmerg. 21 Bijzondere Histologie 2e bach THK 3.2.1. Grote hersenen of cerebrum 3.2.1.1. Inleiding Op basis van fylogenetische observaties kan de cerebrale cortex ingedeeld worden in een ouder deel, de allocortex, en een nieuwer deel, de iso- of neocortex. Ongeveer 90% van de humane cerebrale cortex wordt neocortex genoemd wegens zijn relatief recent ontstaan in de evolutie. Neocortex is minstens 6-lagig. De 6 lagen variëren in cellulaire compositie, synaptische connecties, grootte van de neuronen, relatieve dikte, bestemming van hun axonen. Bv. laag IV is het dikst in sensorische regio’s en laag V in motorische regio’s. De allocortex bestaat op zijn beurt uit de archicortex en de paleocortex. Het aantal cellagen in allocortex is meer variabel. De hippocampale formatie is archicortex, met 3 cellagen (zie verder). De hersenschors of de cortex van het cerebrum bevat de grijze stof van de grote hersenen. Deze laag is 50 tot 100 neuronen dik. Tussen de neuronen lopen gliacellen en bloedvaten. De cortexcellen zijn in kolommen georganiseerd en ook in verschillende lagen waarin verschillende celtypen voorkomen. Bovendien hebben deze lagen een dikte variërend van 1,5 tot 4 mm in de verschillende hersengebieden bij de mens. Onder deze grijze stof vinden wij de witte stof, die opgebouwd wordt uit vezels van neuronen en gliacellen. Op sommige plaatsen in de witte hersenstof vinden we centra of nuclei van grijze hersenstof, vb. de thalamus, het putamen, de globus pallidus en andere (zie anatomie). 3.2.1.2. Grijze stof In deze zone onderkent men zes lagen. De indeling in lagen is gebaseerd op het celtype, het aantal cellen en hun schikking. Van buiten naar binnen onderscheiden wij: I. De moleculaire laag (lamina molecularis of plexiformis) is opgebouwd uit uitlopers van cellen uit diepere lagen. De uitlopers zijn vezels die parallel met het oppervlak lopen. Hier en daar vindt men een cellichaam van de horizontale cellen van Cajal. Deze cellen komen alleen in de moleculaire laag voor. Ook rozenbottelneuronen komen hier voor. II. De buitenste korrellaag (lamina granularis externa). Hier vinden we vooral kleine neuronen van het multipolaire type. Hun dendrieten gaan naar de 22 Bijzondere Histologie 2e bach THK lamina molecularis, hun axonen of in de richting van de witte stof of in de richting van de lamina molecularis. III. De buitenste pyramidale laag (lamina pyramidalis externa). Ze is opgebouwd uit pyramidale cellen waarvan de top naar de buitenzijde gericht is. Van de apex of top loopt een dendriet naar boven toe, deze vertakt op zijn verloop: vanaf de laterale zijden van de pyramide vertakken ook dendrieten naar het omgevende weefsel. Van de basis vertrekt een axon, dit axon gaat naar diepere lagen doch meestal naar de witte hersenstof. In deze laag vinden wij ook de cellen van Martinotti, dit zijn kleine cellen die ook voorkomen in andere lagen, zij gelijken wat op de korrelcellen. IV. De binnenste korrellaag (lamina granularis interna) bevat overwegend kleine onregelmatig gevormde neuronen. Men spreekt hier van korrelcellen. Deze laag draagt ook zeer veel vezels die horizontaal lopen. V. De binnenste pyramidale laag (lamina pyramidalis interna). Hier liggen middelgrote of grote pyramidale cellen, met dendrieten die naar de lamina molecularis gaan en naar het omgevende weefsel. De axonen lopen naar de witte stof. Deze cellen zijn zeer sterk ontwikkeld, zowel wat aantal als wat afmeting betreft, in de motorische zone van de hersenen, de gyrus precentralis. Hier heten deze zeer grote pyramidale cellen, de cellen van Betz (tot 120 micron groot). Het zijn ‘motorische neuronen’. VI. De laag van polymorfe cellen (lamina multiformis). Deze laag is zeer breed en bevat de perikarya van verschillende celtypen, zowel spoelvormige, korrelvormige als stervormige cellen. Vaak is de diepste laag opgebouwd uit perikarya van spoelvormige cellen. Deze laag noemt men de lamina infima. Wij merken op dat deze lagen met elkaar versmelten en niet heel scherp van elkaar gescheiden zijn. In alle lagen komen gliacellen voor. De dikte van de verschillende lagen is afhankelijk van de functie van de verschillende delen van de hersenschors. 3.2.1.3. Witte stof Onder de cortex ligt de witte stof, opgebouwd uit vezels die in verschillende richtingen lopen. De in 23 Bijzondere Histologie 2e bach THK dezelfde richting lopende vezels liggen in een bundel of een tractus. Wij onderscheiden drie hoofdrichtingen. De vezels die verschillende delen van hetzelfde hemisfeer verbinden, vormen de associatievezels. Vezels die zones van de twee hemisferen met elkaar verbinden heten commissurale vezels. Tenslotte noemt men vezels die naar lagergelegen centra lopen, projectievezels. Naast deze vezelrichtingen die alle radiaal gericht zijn op de cortex ziet men nog de tangentiële vezels, die parallel lopen met de cortex, vb. de laag van Baillarger die we zien in de binnenste korrellaag. De buitenste grens van de schors wordt gevormd door de voetjes van de astrocyten. 3.2.2. Hippocampus 3.2.2.1. Inleiding De hippocampus maakt deel uit van het limbisch systeem. Het limbisch systeem is een functioneel (hersen)systeem, d.w.z. dat het gaat om een netwerk van neuronen die samenwerken maar die grote afstanden overbruggen in de hersenen, zodat ze niet kunnen gelocaliseerd worden in één welbepaald hersengebied. Het limbisch systeem bestaat aldus uit verschillende telencephale, diencephale en mesencephale regio’s waaronder de gyrus cinguli, de gyrus dentatus, de gyrus parahippocampalis en de hippocampale formatie als corticale (telencephale) structuren. Omdat structuren verbonden met de reukfunktie (bulbus en tractus olfactorius) er ook toe behoren, werd het limbisch systeem vroeger het rhinencephalon genoemd. De componenten liggen C-vormig omheen het diencephalon, vandaar dus de term limbisch (limbus = rand) en omgeven tevens het bovenste gedeelte van de hersenstam. De hippocampus is een extensie in de diepte van de gyrus parahippocampalis. Functie: het limbisch systeem speelt een rol in de beleving van emoties (pijn, plezier, angst), in ‘overlevings’gedrag (voeding, sexualiteit, zelfdefensie), in reukperceptie en in geheugen (leren). 3.2.2.2. Hippocampale formatie De hippocampale formatie is naast de amygdala de belangrijkste subcorticale structuur van het limbisch systeem. De hippocampale formatie maakt deel uit van de bodem van de inferieure hoorn van het laterale ventrikel. In tegenstelling tot het grootste gedeelte van de cerebrale cortex dat neocortex is, bestaat de hippocampale formatie uit archicortex. Deze naar binnen gestulpte archicortex wordt dus als een subcorticale structuur beschouwd. 24 Bijzondere Histologie 2e bach THK De 3 majeure componenten van de hippocampale formatie zijn: de eigenlijke hippocampus (of cornu Ammonis = hoorn van Ammon, genoemd naar een Egyptische godheid die voorgesteld wordt als een ram, omdat de hippocampus op dwarse doorsnede hierop gelijkt), de gyrus dentatus en het subiculum. 1. De hippocampus ligt in de diepte van de sulcus of fissura hippocampi, zelf een verderzetting van de gyrus parahippocampalis. 2. De gyrus dentatus wordt ook fascia dentata genoemd en is zichtbaar als een smalle, getande band bij openen van de fissura hippocampi. 3. Het rostrale gedeelte van de gyrus parahippocampalis dat grenst aan de fissura hippocampi, wordt het subiculum genoemd. De hippocampale formatie is bedekt met een dunne laag witte stof, de alveus, die bestaat uit pyramidale cel axonen van hippocampus en subiculum. Deze vezels bouwen verder de fimbria hippocampi op. 3.2.2.3. Cellulaire organisatie Kennis van de cytoarchitectuur van de hippocampus is belangrijk om zijn synaptische organisatie en zijn intrinsieke en extrinsieke connecties te begrijpen. Zoals eerder vermeld, hebben het subiculum, de hippocampus en de gyrus dentatus een archicorticale structuur. De hippocampus (en het subiculum) hebben aldus slechts 3 fundamentele cellagen: de polymorfe laag de pyramidale laag en de moleculaire laag Daarin zijn nog verschillende secundaire laminae te onderscheiden. De meest karakteristieke laag is de pyramidale laag die bestaat uit grote en kleine pyramidale cellen. De axonen van deze cellen lopen naar de alveus. Het zijn de projectievezels van de hippocampus (en het subiculum). De 3 lagen van de gyrus dentatus zijn analoog aan die van de hippocampus. Het belangrijkste verschil is dat de pyramidale laag vervangen is door de korrellaag. De korrelcellen zijn de projectieneuronen van de gyrus dentatus. Hun axonen maken synaps met dendrieten van pyramidale cellen in de 25 Bijzondere Histologie 2e bach THK hippocampus. De moleculaire laag van de gyrus dentatus is continu met de moleculaire laag van de hippocampus. De gyrus dentatus zendt geen vezels uit buiten de hippocampale formatie. Hoewel de cellulaire architectuur van de hippocampale formatie overal vrij uniform is, zijn er toch variaties in celmorfologie, in de gevolgde banen van de vezels enz. Op basis van deze verschillen heeft men de hippocampale formatie in sectoren onderverdeeld, CA 1, CA 2, CA 3 en CA 4 genoemd (CA van cornu Ammonis). Bij de mens gaat de CA 4 sector onmerkbaar over in de gyrus dentatus, en wordt vaak niet als aparte entiteit (h)erkend. 3.2.2.4. Functionele organisatie 3.2.2.4.1. Intrinsieke connecties De gyrus dentatus, de hippocampus en het subiculum zijn in feite alle verwerkingsstations in een sequentie van intrinsieke connecties binnen de hippocampale formatie. Het éénvoudigste circuit bestaat uit een seriële ketting van neuronen. 1. De gyrus dentatus kan beschouwd worden als de eerste stap in het intrinsieke hippocampale circuit. Zijn grootste input komt van cellen in lagen II en III van de entorhinale cortex (area 28 van Brodman). D. i. de associatiearea van de reukindrukken. Hoewel dit een 6-lagige cortex is, vertoont het een transitionele vorm, niet typisch voor neocortex. Van hieruit vertrekken de vezels van de zgn.’perforant path’ en de ‘alvear path‘. Vezels van de perforant path vertrekken in het lateraal deel van de entorhinale area. Vezels van de alvear path vertrekken hfdz. van het mediale deel van de entorhinale area. Soms spreekt men kortweg van de laterale en de mediale perforante pathway. In de gyrus dentatus treedt het fenomeen long-term potentiatie op (LTP), dat de moleculaire basis vormt van het korte termijn geheugen (zie fysiologie). 2. Cellen van de gyrus dentatus projecteren niet buiten de hippocampale formatie. De axonen van de granulaire (korrel) cellen worden mossy fibers genoemd en nemen synaps op de dendrieten van de pyramidale cellen van de CA 3 sector van de hippocampus. Ook hier treedt LTP op (zie fysiologie). 3. De CA 3 cellen zenden op hun beurt hun axonen, Schäffer collateralen genoemd, naar de pyramidale cellen van de CA 1 regio. Ook hier treedt LTP op (zie fysiologie). 4. CA 1 pyramidale cellen projecteren hfdz. naar het subiculum. 26 Bijzondere Histologie 2e bach THK 5. en dit subiculum projecteert terug naar de entorhinale cortex, met name de diepe lagen V en VI ervan. De cellen in deze diepe lagen van de entorhinale cortex projecteren uiteindelijk naar de oppervlakkige lagen, van waaruit de perforant pathway vezels vertrekken. Deze intrinsieke connecties vormen aldus een gesloten lus die een unidirectionele flow van informatie toelaat. Naast deze seriële ketting voor afferente informatie zou er ook een meer complex parallel systeem van projecties bestaan. 3.2.2.4.2. Extrinsieke connecties De hippocampale formatie heeft niet alleen een uniek netwerk van intrinsieke connecties, er is ook een efferent systeem vertrekkend vanuit pyramidale cellen van de hippocampus en het subiculum. Axonen van deze cellen lopen naar verder gelegen subcorticale gebieden zoals vb. de corpora mamillaria van de hypothalamus, het corpus amygdaloideum, de thalamus, de septale nuclei. De fornix speelt hierin een belangrijke rol (zie anatomie). 3.2.3. Kleine hersenen of cerebellum 3.2.3.1. Inleiding Op grond van fylogenetische studies zijn aan het cerebellum oudere delen te onderscheiden, nl. het archicerebellum (functioneel = vestibulocerebellum) en het paleocerebellum (functioneel = spinocerebellum), en daarnaast het neocerebellum dat slechts bij zoogdieren aanwezig is (functioneel = pontocerebellum) (zie anatomie). Net als het cerebrum bestaan de kleine hersenen uit een cortex van grijze stof en daaronder een medulla opgebouwd uit witte stof, bestaande uit gemyeliniseerde vezels en gliacellen. We zien afferente mos- en klimmende vezels en efferente vezels van Purkinjecellen. In de witte stof ligt als grijze kern o.a. de nucleus dentatus. De buitenste grens van het cerebellum bestaat uit kleine eindvoetjes van gemodifieerde astrocyten, de steuncellen van Bergmann. 3.2.3.2. Cellagen De schors of cortex is in alle gebieden van de kleine hersenen hetzelfde gebouwd, nl. hij bestaat uit 3 27 Bijzondere Histologie 2e bach THK lagen en 5 celtypes: I. De moleculaire laag of stratum moleculare is opgebouwd uit stervormige cellen en korfcellen (basket cells). De eerste liggen meer perifeer dan de tweede. Ze zijn weinig talrijk. Deze neuronen liggen tussen de dendrieten van Purkinjecellen, klimmende vezels, opstijgende dendrieten van grote korrelcellen of Golgicellen en axonen van (kleine) korrelcellen (= parallelle vezels) uit de diepere lagen. II. De Purkinjelaag of stratum ganglionare. Hier liggen de perikarya van de Purkinjecellen die omgeven worden door de axonen (baskets) van de korfcellen. De perikarya van de Purkinjecellen liggen meer regelmatig naast elkaar geschikt. De dendrieten van deze cellen liggen alle in de moleculaire laag, hun axonen gaan naar de witte substantie. III. De korrellaag of stratum granulare. Deze laag zit vol gestapeld met korrelvormige neuronen, waarvan de kernen sterk kleuren. Hun axonen lopen naar de moleculaire laag waar ze terminaal T-vormig splitsen (= parallelle vezels). Deze cellen hebben een vier- of vijftal dendrieten. Die dendrieten gaan contact maken met afferente vezels uit de witte stof (mosvezels). Deze synaptische zones zijn zeer complex, wij noemen deze synapszones cerebellaire glomeruli. Naast deze korrelcellen (5-6 micron) liggen ook nog de Golgicellen of grote granulaire cellen. Hun dendrieten lopen naar de moleculaire laag, hun axonen vormen synapsen met de dendrieten van de korrelcellen. Zij maken dus ook deel uit van de cerebellaire glomeruli. Deze laag bevat tenslotte ook mosvezels en klimmende vezels. 3.2.3.3. Afferente vezels Klimmende vezel: 1 van de 2 soorten afferente vezels die de cerebellaire cortex binnenkomen. Ze zijn niet vertakt en draaien zich zoals een klimplant langs de cellichamen en de dendrieten van de Purkinjecellen waarmee zij synaps maken. Mosvezel: de andere soort van afferente vezels die de cerebellaire cortex bereiken. Ze zijn vaak vertakt en eindigen in de cerebellaire glomeruli waar zij synaps maken met de dendrieten van de (kleine) korrelcellen. Beide zijn afferente vezels d.w.z. ze brengen informatie naar het cerebellum toe. De mosvezels vinden hun oorsprong in nuclei in het ruggemerg en de hersenstam, en dragen 28 Bijzondere Histologie 2e bach THK sensorische informatie van de periferie, maar dragen tevens informatie afkomstig van de cerebrale cortex en dit via banen doorheen de pons (zie anatomie). De klimmende vezels ontstaan in de Nuc. olivaris inferior en transporteren somatosensorische, visuele of cerebrale corticale informatie (zie anatomie). 3.2.3.4. Circuits De Purkinjecel is een belangrijke schakel in de cerebellaire cortex. Ze is tevens de grootste van de 5 celtypes. Rond de Purkinjecel bestaat een ingewikkeld neuronaal circuit. Dit netwerk wordt opgebouwd uit 2 afferente vezelsystemen, de mos- en klimmende vezels (exciterend) en 3 interneuronen, de stervormige cellen , korf- en Golgicellen (inhiberend). Deze zijn op volgende wijze met elkaar verbonden: a) inhibitorisch circuit van de Purkinjecellen Mosvezels dragen impulsen over via de dendrieten van de korrelcellen naar hun axonen, die splitsen in parallelle vezels. Deze parallelle vezels vormen excitatorische synapsen met 1) dendrieten van de Purkinjecellen en 2) dendrieten van zowel korf- als stervormige cellen. Anderzijds vormen axonen van korfcellen en stervormige cellen inhibitorische synapsen met Purkinjecellen. b) inhibitorisch circuit van de korrelcellen Mosvezels brengen impulsen naar de korrelcellen. Hun parallelle vezels vormen excitatorische synapsen met de dendrieten van de Golgicellen (of grote korrelcellen). De axonen van de Golgicellen vormen inhibitorische synapsen met de dendrieten van de korrelcellen. c) excitatorische vezels van de Purkinjecellen Dit zijn de klimmende vezels. Zij maken excitatorische synapsen met de Purkinjecellen. Het geheel vormt het basiscircuit in de cerebellaire cortex. 3.2.3.5. Efferente vezels De (enige) efferente vezels die de cerebellaire cortex verlaten, zijn de axonen van de Purkinjecellen. Deze lopen in de onderliggende witte stof naar de diepe cerebellaire