CheatSheet - Histo. PDF

Gewebeprobe: Fixierung, Einbettung, Schneiden, Färbung EM: Schnitte sind ultradünn (0,1 mikrometer), Schwarzweißfärbung kommt durch Behandlung mit Schwermettallen zustande (Osmium, Uranyl, Blei). Elektronenstrahl kann diese dann nicht durchdringen —> elektronendicht (Ribosomen, Heterohromatin etc.) LM: Schnitte circa 7 micrometer, Zelle: Zytoplasma = Zytosol + Zytoskelett + Organellen Plasammembran: 8 nm, unter LM nicht sichtbar, doppelte Lage von polaren Lipiden Drei Haupttypen bilden Struktur: Phospholipide, Cholesterin (beeinflusst Fluidität, führt zu einer geringen Versteifung), Glykolipide (Beteiligen sich an Bildung der Glykokalix). Zellkern: hell - Euchromatin (locker), dunkel - Heterochromatin (kondensiert, gen-arme spiralisierte Anteile der DNS) Lamina fibrosa als Schicht (grau), liegt innerer Kernmembran an, aus Intermediärfilamenten Zelle mit Golgi-Apparat, Transportvesikel, der sich an der cis-Seite des Golgi anlagert 1 Zellzyklus = Mitose und Interphase (Meiose findet nur bei Keimzellen statt, dauert wesentlich länger) Jede menschliche Zelle (außer Erythrozyten, Blutblättchen, Hornzellen der Haut, Linsenfasern im Auge) besitzen Zellkern (Nucleus), mit Genom (2 x 23 Chromosomen, 46 Chromosomen. Diese werden nur bei ihrer maximalen Kondensation während der Zellteilung sichtbar. (Ausnahme: inaktiviertes X-Chromosom in Zellen des weiblichen Körpers) Durch Zentrosom durch Cohesin-Protein sind Schwesterchromatiden aneinander befestigt. Chromatin (Hetero/Euchromatin) = DNA plus basische Histone + weiter Proteine und Enzyme Verhältnis von Eu-zu Heterochromatin hängt von Transkriptionsaktivität ab. —> Nur das Euchromatin enthält DNA-Abschnitte, die soweit dekondensiert sind, dass Erbinformation von ihm abgelesen werden kann. Kernhülle ist eine Doppelmembran. Sie wird mechanisch von Intermediärfilamenten verstärkt (Lamine) Im Nukleolus (Kernkörperchen) wird rRNA synthetisiert. Er ist besonders elektronendicht und stark anfärbbar. Oft kommen mehrere in einem Kern vor. Die rRNA entsteht im Nukleolus, wird aber im Zytoplasma synthetisiert 3 Abschnitte: - fibrilläres Zentrum: helle Areale: Synthese der rRNA - granuläre Komponente: heranreifende Vorstufen der ribosomalen Untereinheiten - dichte fibrilläre Komponente: liegen um fibrilläre Zentren, hier bindet prä-rRNA an spezifische Proteine Interphase 12-24h: G1-Phase: im Anschluss an die Zellteilung, Zellwachstum, RNA/Proteinsynthese S-Phase: Verdopplung der DNA, Synthese von Histonen G2-Phase: Korrektur von DNA Schäden, Synthese von Proteinen für Kondensation der Chromosomen G0-Phase: Ruhephase, sind vollständig diﬀerenziert und erfüllen jeweils spezifische Funktionen (in Anschluss an G1) Mitose 1h: Häufigste Form der Kernteilung. Gleiche Aufteilung des Genmaterials auf zwei Tochterzellen (diploid) Vorraussetzung ist die Verdoppelung der DNA in der S-Phase. 1. Prophase - Chromosomen kondensieren und werden sichtbar. Es entsthen SPindelpole und ers werden neue Mikrotubuli gebildet 2. Prometaphase - Kernhülle zerfällt in Vesikel. Schwesterchromatiden hängen noch an Zentromer zusammen. Spindel-Mikrotubuli bilden die Mitosespindel 3. Metaphase - Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene an. Schwesterchromatiden werden sichtbar (Monaster) 4. Anaphase - Trennung der Schwesterchromatiden (Diaster) - wandern jeweils zu einem Spindelpol 2 5. Telophase - Dekondensation der Chromatiden. Zwei neue Kernhüllen bilden sich aus den Vesikeln der alten Kernhülle, Nucleolus wird wieder sichtbar Im Anschluss an die Kernteilung kommt die Zytokinese. (=vollständige Trennung der Zelle und Aufteilung der Zellorganellen. Bereits in der Telophase bildet sich eine Teilungsfurche entlang der ehemaligen Metaphasenplatte, bedingt durch ein zirkuläres Aktin-Myosin- Bündel. —> Dieses kontrahiert und teilt die Zelle Meiose: Findet nur bei Geschlechtszellen statt. Reduktion v. diploide auf haploide Zellen. Außerdem findet hier das Crossing-Over statt. —> Rekombination des genetischen Materials = 2 Reifeteilungen Vor der ersten Reifeteilung verdoppeln die Keimzellen ihre DNA. Die Stadien der ersten Reifeteilung entsprechen der der Mitose. Im Unterschied zur Mitose paaren sich in der Prophase die homolgen Chromosomen. Prophase kann in 5 Stadien unterteilt werden: I. Leptotän - Kondensation und sichtbar werden d. CHrom. Mit Enden an Kernmembran verankert II. Zygotän - Aneinanderlagerung der homologen Chr. III. Pachytän - Maximale KOndensation (Crossing over findet statt) IV. Diplotän - Paarung der homologen Chr. löst sich Überkreuzungen werden als Chiasmata sichtbar, da hier die Chr. noch aneinander hängenbleiben V. Diakinese - Die Chr. lösen sich von der inneren Kernmembran und und die Kernhülle zerfällt. Organellen: A) Zellkern Von doppelter Kernhülle umgeben, die das Nucleoplasma umschließt. Äußere Kernhülle geht in ER über. Der inneren Kernmembran lagert sich häufig Heteochromatin an, Lamine bilden ein dichtes Filamentgerüst unter der innern Kernmembran. Membran enthält viele Poren, durch die kontrollierter Transport zwischen Karyo- und Zytoplasma stattfindet. Das elektronendichte Heterochromatin entspricht kondensierten, inaktiven Chromosomenabschnitten. Das helle Euchromatin aktive, unkondensierte Chromosomenabschnitte. Im Interphasekern findet sich meistens ein/zwei/drei rundliche(r) Nucleolus (Kernkörperchen) vor. Die Größe der Nucleoli ist abhängig von der Syntheseaktivität der Zelle. Hier erfolgt die Synthese u. Zusammenbau der ribosomalen Untereinheiten B) Endoplasmatisches Retikulum Raues ER: Mit Ribosomen; Hier schnüren sich Vesikel ab die zu Golgi-Apparat wandern —> basophil, - protein und Lipidsynthese - Enstehen aller transmembranproteine - Besonders umfangreich in Pankreas, Parotis, Milchdrüse (produziert Milchfett) Glattes ER: tritt vorwiegend in tubulärer Form auf. - Lipidsynthese (polare Lipide, Neuralfette, Lipoproteine, Cholesterol und Phospholipide) 3 - Synthese von Steroidhormonen - Umwandlung giftiger Substanzen - In der quergestreiften Muskulatur ist es ein Calciumspeicher und wird als sarkoplasmatisches Retikulum bezeichnet C) Ribosomen Keine Organellen —> Komplexe aus ribosomaler RNA zur Proteinsynthese (Alle Proteine der Zelle werden an RIbososmen syntehtisiert. Jeweils große und kleine Untereinheit. Sie treten als freie Ribosomen, Polysomen (Gruppen) oder membrangebunden am rER auf. Ist das geschaﬀene Protein für Lysosomen, den Export oder Membranen bestimmt, heften sich die Ribosomen an das rER und fahren hier mit der Synthese fort. Ist es für die Zelle, Mitochondrien oder Peroxisome —> bleibt das Ribosom im Zytosol Da immer mehrere Ribosomen an einer mRNA hängen entstehen Polysomen-Gruppen. D) Golgi-Apparat Setzt sich aus mehreren Diktyosome zusammen. Ein Dyktiosom besteht aus einem Stapel streifenförmiger Membransäckchen (Zisternen), in denen die aus dem rER angeliefterten Proteine weiter bearbeitet werden, u.a. werden hier die Oligosaccharidketten der Glykoproteine verändert und es findet die Sortierung der Proteine und Membranen für die bestimmten Bestimmungsorte statt. > DIe für den Export bestimmten Proteine werden in membranbegrenzte Sekretvesikel oder Sekretgranula abgepackt, Inhalt wird durch Endozytose abgegeben. In unmittelbarer Nähe befinden sich Vesikel, die dem Golgi-Apparat funktionell zugeordnet sind. Polarer Aufbau: cis-Seite (Zellkern zugeneigt,nimmt Vesikel auf), trans-Seite (Abgabeseite), Konvexität dem rER zugewandt. > cis: konkav (Start) > trans: konvex (Zergliederung in Schläuche, Trans-Golgi-Netzwerk TGN —> weiter zur Plasmamebran oder dem Lysosomen-Endosomen-System - GA befindet sich meistens ins Kernnähe (sekretorisch sehr aktive Zellen können mehrere GAs besitzen Vesikel: Mittels des Zytoskeletts (Mikrotubuli oder/und Aktin mit den zugehörigen Motorproteinen) Abchnürung des membranbegrenzten Transportvesikels Sekretion: a) Konstitutive Sekretion: Syntheseprodukte werden im TGN in morphologisch uncharakteristische Sekretvesikel verpackt und kontinuierlich per Exozytose (ohne Zwischenlagerung) sezerniert b) Regulierte Sekretion: Manche Zellen synthetisieren hochwirksame Stoﬀe (Hormone u. Enzyme) auf Vorrat und lassen dann alles „geballt“ frei / nur auf spezifische Reize. Als Vorratsspeicher dienen Sekretgranula, membranbegrenzte Organellen die charakteristische Größe etc. haben. —> Diese schnüren sich als unreife Granula ab und reifen heran, meist saurer pH Wert innherhalb, könne weitere Enzyme zur Reifung enthalten 4 Im TGN werden stoﬀe für konstitutive und regulierte Sekretion getrennt und in unterschiedlichen Bahnen dirigiert. c) Exozytose: Entweder zur Ausschüttung in EZM oder zur Einfügung neuen Membranmaterials (nicht sekretorische Exozytose) VGL: Apozytose; Abschnürung mit Teile der Zelle (Milchdrüse, Erythropoese) d) Endozytose: Pinozytose (Bildung kleiner endozytotischer Vesikel durch EInbuchtung der Membran)/ Phagozytose (Ausbildung von Pseudopodien zu Phagosom —> Phagolysosom (auch Makropinozytose bei Makrophagen - große Vakuolen nehmen EZM-Flüssigkeit auf, aktinabhängig) Clathrin-vermittelte Endozytose: Auzunehmende Moleküle sind an Membranrezeptoren gebunden, Protein Clathrin für selektive Aufnahme zuständig —> Stachelsaumbildung. Clathrin fällt dann ab zur WIederverwendung Ohne Clathrin: Glatte Vesikelbildung (entweder an Caveolae geknüpft oder andere Typen) Melanosomen: Enthalten Melanin, Licht und UV-Absorption (Epidermis und Auge). Ausgangstoﬀ für die Melaninsynthese ist AA Tyrosin Rechts: Nebenhodengang Blau: Golgi-Apparat Rot/Rosa: Zellkerne Apikal: Stereozilien zweireihig hochprismatisch Silbermethode Lascano / Kernechtrot E) Lysosomen Membranbegrenzte, kugelige Zellorganellen. Enthalten saure Hydrolasen (Über 50: Proteasen, Lipasen, Esterasen, Sulfatasen, Phosphatasen). Sie entsthen aus primäre Lysosomen aus dem Golgi-Apparat. Sind in der Lage zelleigene und durch Endozytose aufgenommene Makromoleküle abzubauen. > Abbaumaterial entweder aus Zelle selbst (selektive/ unselektive Autophagie) oder aus EZM (Endozytose, Phagozytose) > Besonders häufig anzutreﬀen in: Nierentubuli, Hepatozyten, Fresszelle > Dank Protonen ATPase: viele saure Hydrolasen > Unverdauliches lagert sich an —> Telolysosomen > Material läuft nicht direkt zu Lysosomen sondern durchläuft mehrere Vorstadien: Endosomen 5 —> Endosomen: sind vakuoläre Zellorganellen, die ein durch ENdozytose/Pinozytose aufgenommener Stoﬀ durchläuft, eher in die Lysosomen landet. (Je nach Zeitpunkt der Stoﬀaufnahme: frühe/späte Endosomen. pH: 5-6 F) Peroxisomen Kugellige, membranbegrenzte Organellen. Besonders zahlreich in der Leber. Entstehen durch Abshcnürung aus spezialisierten glatten ER. Ihre Enzyme sind Oxidasen und Katalasen. —> Oxidasen bauen Fettsäuren ab, dabei entsteht Wasserstoﬀperoxid, ein Zellgift, das von den Katalasen beseitigt wird. G) Mitochondrien Besitzen äußere und innere Membran. Äußere ist für viele Moleküle permeabel und enthält Transportprotein Porin. Innere Membran bildet Einstülpungen. - Cristae-Typ (Leisten) - Tubulus-Typ (Röhren) —> Meistens in Steroidbildenden Zellen (Nebennierenrinde, Leydig-Zelle) Es entstehen zwei voneinander getrennte Räume, der intermembranöse Raum und der Matrixraum - Ort der ATP-Herstellung - Ca-Speicherung - Beteiligung an Harnsstoﬀsynthese / Steroidhormone - Vermittlung der Apoptose (Cytochrom c) „Steroidbildende Zellen sind reich an Mitochondrien des Tubulus-Typ und besitzen viel glattes ER“ H) Zytosol: alle Zellorganellen darin suspendiert. Enthält Glykogen und Lipidtröpfchen, Multienzymkomplexe, Proteasomen, Ubiquitin. unten: rER kleiner: Golgi-Apparat groß hell: Prosekretgranula dunkel: Sekretgranula Stationen eines sekretorischen Proteins innherhalb der Zelle 6 Zellmembran: - Phospholipiddoppelschicht (hydrophile Teile sind dem Wasser zugewandt) - Grenze zwischen Extra- und Intrazellullarraum - hydrophile Stoﬀe und Ionen können nur durch selektiven Transportmechanismus hindurch - hydrophobe Stoﬀe und Gase können passieren - integrale Proteine / periphere Proteine Fluidität - durch Cholesterin beeinflusst flüssig-Mosaik-Modell: Proteine „schwimmen“ in Membran Integrale: durchspannen Membran ganz - Stoﬀaustausch (Ionenkanäle, pumpen, Rezeptoren,) Peripher: Oberflächlich, dienen häufig als Adaptoren Glykokalix: Zuckeranhängsel, chemische Zusammensetzung variiert je nach Funktion —> verleiht der Zelle auf Grund ihrer anionischen Reste eine negative Membranoberfläche Membrangängig: Gase, hydrophobe Moleküle Selektive Permeabilität a) Ionenkanäle - für Ionen, selektiv (für Wasser: Aquaporine), entlang Gradient b) Transporter/Carrier - selektiver Transport von Ionen und kleinen hyrophilen Molekülen entlang Gradient (aktiv/passiv/sekundär aktiv) c) Cotransporter - Symport / Antiport d) Exportpumpen für Schadsftoﬀe e) Pumpen - Ionentransport gegen Gradienten (unter Energieverbrauch) f) Membranrezeptoren - TRanmembranproteine (Rezeptor bindet Wirkstoﬀ = Ligand) Glykokalix Aus Glykolipiden/proteinen —> steuern Wechselwirkungen versch. Zellen. (—> Blutgruppensubstanzen) leichte Negativladung, könne als Rezeptoren wirken Oberflächendiﬀerenzierung: Apikal 1. Mikrovilli 2. Stereozilien 3. Kinozilien 4. Geißeln Basolateral Basales Labyrinth Mit Ausnahme der Kinozilien dienen die Oberflächendiﬀerenzierungen primär der Vergrößerung der Membranfläche. 7 Diﬀerenzierung Bau Funktion Mikrovilli 2 mikrometer lange, Resorption, 100 nm dicke Oberflächenvergrößer ung (Dünndarm, Ausstülpungen der Nierentubuli) Zellmembran, bilden manchmal Bürstensaum. > Aus Aktinfilamenten mit Spektrin basal verankert, Fimbrin untereinander Stereozilien Bau wie Mikrovilli, - Resorption, Sekretion jedoch länger (4-8 (Nebenhodengang) mikrometer), über - Reizaufnahme bei Zytosplasmabrücken Sinneszellen miteinander verbunden (Riechzellen) (zu Bündeln „verklebt“), reduziertes Aktinskelett Kinozilien Echte, bewegliche Transport von Partikeln, Zellfortsätze, Schleim, Keimzellen …. —> Flimmerepithelien in 9x2+2 Struktur aus den Atemwegen, Mikrotubuli, verankert Eileitern, Nebenhoden an Basalkörper (Kinetosom*), 6-12 mikrometer lang, länger als Mikrovilli, Motorprotein: Dynein Geißeln Aufbau ähnlich der Fortbewegung: Kinozilien, sehr lang Spermium *Kinetosomen gleichen von Aufbau her den Zentriolen. Bürstensaum: Vergrößerung d. Oberfläche der apikalen Membran (15:1), Aktinfilamente bilden das Grundgerüst, mit LM nicht sichtbar 8 Basales Labyrinth: Oberflächenvergrößerung der basalen Membran durch labyrinthartige Einstülpung. Zweck: vergrößerte Oberfläche für aktiven NaCl-Rücktransport —> Vorkommen: Strifenstücke in den Mundspeicheldrüsen, Niere. Kein Bezug zum Zytoskelett, Eﬀekt im LM: „basale Streifung“ Zellpol Mikrovilli apikal 1 mikrom Länge einreihig Kinozilien apikal 5-8 mikrom Kinetosomen Becherzellen + mehrreihig Stereozilien apikal 5-10 mikrom keine Kinetosomen nicht auf Becherzellen, nicht selbst beweglich basales Labyrinth basal - basale Streifung einreihig Zellkontakte: 1. Desmosomen (Macula adhaerens), Adhärenskontakte - mechanische Verbindung 2. Nexus (Gap Junctions) - metablische und elektrische Kommunikation 3. Verschlusskontakte (Zonula occludens / Tight Junctions) 1. Haftkontakte Typische HAftkontakte sind an Plaque erkennbar. Ungeachtet der verschiedenen Typen der Haftkontakte: Bau immer gleich; gleicht molekularer Kette aus… - Tranmembranprotein (Cadherine; Zell-Zell, Integrine; Zell-Matrix) 9 - Plaque-Protein (an innerer Zellmembran, ANbindung an Zytoskelett) - Filamente des Zytoskeletts (Stabilisation und BEfestigung) Desmosomen; an Intermediärfilamenten in Zelle festgemacht Zonula adhaerens: an Actin-FIlamente in Zelle festgemacht Desmosomen (Macula adhearens): Verbindung wird durch transmembranöse Zelladhäsionsmoleküle hergestellt, zytoplasmatischer Teil ist in Plaque verankert. > runde / elliptische Haftstellen > Verbindungproteine sind transmembranäre Cadherine (=Verbindungsproteine: Desmocolline, Desmogleine) > Plaques stehen innerhalb der Zelle durch Intermediärfilamente in Verbindung > Besonders viel in Geweben die hoher Belastung ausgesetzt sind Hemidesmosomen: Cadherine verbinden sich mit Basallamina, Als Verbindungsproteine finden sich Integrine, Intermediärfilamente inserieren an den Plaques. Adhärenskontakte: Ebenfalls Cadherine als integrale Verbindungsproteine, Zu Plaqueproteinen zählen Aktinin, Vinculin und Catenine. In die Plaque strahlen Aktinfilamente ein (Myosin ebenfalls). Es gibt 3 Formen von Adhärenskontakten: 1. Zonula adhaerens: schmale Kontaktzone, läuft um Zelle herum, findet sich besonders in Epithelien und erscheinen wegen Aktinfilamentanfärbung als Schlussleistennetz. 2. Punctum adhaerens: Punktförmige Befestifung, etwas kleiner als Desmosom 3. Fascia adhaerens: platten- oder Streifenförmige Kontaktzone (Herzmuskelzellen), Glanzstreifen Fokalkontakte: mit Adhärenskontaken verwandt. Innen mit kontraktilen Aktinfilamentbündeln verbunden. Besitzen Actinin, VInculin und Talin in ihren Plaques. Kommen im GEfäßendothel und in Skelett und Herzmuskeln vor. Schlussleistenkomplex In Epithelien (meiste einschichtige, einige mehrschichtige) finden sich häufig eine Zonula occludens, eine Zonula adhaerens und ein Desmosom unmittelbar hintereinander —> Haftkomplex / Schlussleistenkomplex —> finden sich meistens ins resorptiven Epithelien und ist essentiell für starken Zusammenhalt —> Abdichtung der Interzellularspalten —> Jeglicher unkontrollierter parazellulärer Stoﬀtransport wird verhindert 2. Kommunikationskontakt Nexus: Gap Junctions: Besteht aus zahlreichen Transzellulären Proteinkanälen. Ein halber Kanal Connexon triﬀt auf den einer Nachbarzelle. Ein Connexon besteht aus 6 ringförmigen Connexin-Proteinen. —> Kleine Moleüle und Ionen Kanäle passieren —> Für schnelle Signalübertragung (Nervenzellen, Herzzellen) indem sie über Ionenfluss ungerichtet elektrische Energie leiten ZB. Herzmuskelzellen, Epithelzellen, Osteozyten, Nervenzellen können mittels Gap-Junctions elektrische Synapsen untereinander ausbilden 10 3. Verschlusskontakt Ist der am Weitesten apikal gelegene Zellkontakt in einschichtigen und einigen mehrschichtigen Epithelien. Interzellularspalt um Zelle herum durch integrale Transmembranproteine Claudin und Occludin gürtelförmig versiegelt —> Diﬀusionsbarriere f. Wasser und hydrophile Moleküle und Ionen. Stoﬀaustausch kann teilweise nur durch Zellen vonstatten gehen (hängt von Claudin-Typ ab). Aktinfilamente finden sich im Zytoplasma. Zonula occludens (Tight Junctions): Hier liegen die benachbarten Zellen, so nahe beieinander, dass der Interzellularspalt geschlossen ist. Weredn durch integrale Membranproteine gebildet (Occludin und Claudin) und verlaufen Gürtelförmig um die Zelle (Hauptsächlich Epithelien) —> Markieren Grenze zwischen apikal und basolateral Zytoskelett A) Aktin- oder Mikrofilamente (7nm) B) Intermediärfilamente (10nm) C) Mikrotubuli (25nm) Alle Systeme des Zytoskeletts bestehen aus Einzelbausteinen (Proteine) die sich zu Filamenten zusammenlegen und auch wieder auseinander fallen können. Die Einstellung wird durch Begleitproteine reguliert , die für jedes FIlamentsystem spezifisch sind. - Mechanische Stabilisierung - Bewegung der Zelle (Durch Aktinfilamente und ihre Motorproteine: Myosine) f. Kinozilien: Mikrotubuli und Dynein - Bewegung innerhalb der Zelle: zB Chromosomen —> Mikrotubuli samt deren Kinesine/Dyneine 1. Aktin: globuläre Proteine, besonders viel in Muskulatur, treten in unterschiedlicher AA- Sequenz auf (Herz: alpha-Aktin, Sonst: Beta und Gamma-Aktin) - G-Aktin (Monomer) —> F-Aktin (Polymer; doppelsträngig) - + und - Ende (+: rasche Polymerisation und Zerfall) - Aktin-Begleitmoleküle regeln geometrische Form, Befestigung, Zerfall, Quervernetzung etc. (zB Tropomyosin, Fimbrin, Villin, Filamin) - Spektrin und Dystrophine —> ebenfalls Mikrofilamente zur mechanischen Stabilisierung der Plasmamembran (v.a. Dystrophin in Muskelzellen; Aktin als Verbindung zum Sarkolemm) - Mikrovilli bestehen aus circa 20 Aktinfilamenten - Kurzlebige Zellfortsätze (Pseudopodien, Lamellipodien) ebenfalls aus Aktin - Tretenmühlenmechanismus: Anbau von G-Aktin am +Ende, Depolarisation am -Ende - 7nm Begleitproteine > Fimbrin und Villin: Quervernetzung > Profilin: kontrollierrt Wchstum der Filamente > Vinculin und alpha Aktinin: verknüpfen Aktinfilamente Adhärenskontakte, findet sich ebenfalls im Bereich der Z-Scheiben der quergestreiften Muskulatur > Spektrin ANkyrin: Anheftung an Zellmembran > Filamin: Netzwerkverbindung Myosine: Motorproteine der Aktine, 20 versch. Klassen Kopf besitzt ATP-ase Aktivität und Aﬃnität zu Aktin —> wandern zu +-Ende Am bekanntesten Myosin II (6 Untereinheiten, Dimer) —> Kontraktion Muskeln 11 Fortbewegung von Zellen / Zellwanderung beruht auf (De)Polymerisation von Aktin im Frontteil der Zelle, Anheftung oder Kontraktion im hinteren Teil Dabei spielen neben Aktin, zahlreiche Begleit-und Motorproteine eine Rolle 2. Mikrotubuli & Motorproteine - 25nm dick - steife Hohlzylinder aus Tubulin (alpha und beta) - mechanische Stütze und Transportschiene - Bilden Mitosespindel bei der Zellteilung: Chromosomentransport - Teil des Binnengerüsts von Zilien und Geißeln - aus alpha und Beta-Tubulin —> zu Dimeren —> zu 13 Protofilamenten - Ebenfalls +/- Ende - oft durch Begleitproteine (MAPs) stabilisert - Meist von Zentrosom (aus Zentriolen, nahe Zellkern) ausgehende Polymerisation (- innen + außen), —> entstehen aus MTOC (Microtubule organizing centre) - Man findet sie in Kinozilien, Basalkörpern, Zentriolen, Zentrosomen Motorproteine: Kinesine und Dyneine. Können ebenfalls durch ATP-Spaltung an Mikrotubuli entlang wandern. Kinesin zu +, Dynein zu - Zentriol: Hohlzylinder aus neun MT-Tripletten. Verdoppeln sich vor Zellteilung und bilden Zentrosomen —> Mitosespindel an Zellpol 3. Intermediärfilamente - 10 nm dick - zugfest, bilden passives Stützgerüst, stabilste Komponente des Zytoskeletts - monomer aufgebaute Fadenproteine - Bestimmte Zelltypen haben verschiedene Arten v. Intermediärfilamenten - Über 60 verschiedene - Vernakerung an Zell-Zell / Zell-Matrix-Kontakte - keine eigenen Motorproteine bekannt - Begleitprotein: Pektin, Filaggrin Zytokeratine - Epithelzellen (auch Tonofilamente) Vimentin - Bindegewebszellen (Knochen, Knorpel, Fett, Schwannzellen) = Zellen mesenchymaler Herkunft Desmin - glatte Muskel Neurofilamentprotein - Nervenzellen saures Gliafaserfilamentprotein - Astrozyten, Gliazellen Lamine - Innere Oberfläche der Kernmembran —> Über Begleitproteine (Plektin) können sie an Membranproteinen, Aktinfilamenten oder Mikrotubuli haften —> Durch den Nachweis von bestimmten Intermediärfilamenten kann bei Tumorzellen auf die Zellart, von der sie abstammen, geschlossen werden. Lange Moleküle mit Kopf und Schwanzteil, je zwei: parallel und Gegenläufig —> Tetramer Spektrin und Dystrophin Mechanische Stabilisierung der Plasmamembran. ZUsammenlagerung zu Filamenten —> Zytoskelett zusammen mit Aktinfilamenten. In Muskelzellen: Besonders viel Dystrophin, gekoppelt mit Aktin —> Filamentgerüst unter Sarkolemm 12 Zelleinschlüsse = Paraplasma / paraplasmatische Einschlüsse kommen in vielen Zellen vor. —> Einlagerungen in der Zelle > Enthalten gespeicherte Stoﬀe oder Abfall. Zelleigene oder aufgenommene Stoﬀe die eine Eigenfarbe besitzen: Pigmente. ZB Glykogenpartikel, Lipidtropfen, Pigmente (endogen, exogen, hämoglobinogen…) Epithelgewebe - Oberflächegewebe / Sinnes-/Drüsengewebe - geschlossene Verbände ohne nennenswerte Interzellularsubstanz - polar (auf Basallamina vernkaert) - keine Blutgefäße - Laufender Zelluntergang und Erneuerung platt / isoprismatisch / hochprismatisch einschichtig, mehrschihctig, mehrreihig Kinozilien, Mikrovilli, Verhornung Basalmembran: 1 mikrom dick: Basallamina (Lamina rara /lucida + Lamina densa) auf Lamina fibroreticularis verankert. Lamina lucida (wichtigster Bestandteil: Laminin) - befestigt Epithel auf Lamina densa Lamina densa: elektronendicht (Hauptbestandteil Kollagen IV) Lamina fibroreticularis: verbindet Basallamina mit Bindegewebe, fehlt wo keines ist Basallamina ist über Ankerfibrillen (Kollagen VII) Wichtige Komponente der Basalmembran, die von Epithel und Bindegewebszellen gebildet werden sind Kollagen Typ IV (besonders in Lamina densa), retikuläre Kollagenfibrillen (Typ III) und Mikrofibrillen (Lamina fibroreticularis), owie Adhäsionsmoleküle (zB Integrine), Glykoproteine (Laminin und Fibronektin), Nidogen, und Proteoglykane. Lamina rara wird durch Laminin und Integrin an Zelle befestigt Lamina fibroreticularis an Perlecan in der L. densa. A) Oberflächenepithelien - Barrierefunktion (chemisch u. mechanisch) - Transport (Resorption / Sekretion) Einschichtig > Einschichtiges Plattenepithel (auf Basalmembran. ZB. Alveolaren, Mesothel, Endothel (Gefäße)) > Einschcihtiges isoprismatisches Epithel (Tubuli, Niere, Drüsenausführungsgänge, Linsenepithel) runde Zellkerne > EInschichtig hochprismatisch (ovale Zellkerne, meist in basalen Teil), oft Bürstensaum - Mikrovill 13 als Zeichen starker Resorptionsfähigkeit (Magen, Eileiter, Sammelrohere, Drüsenaus führungsgänge, Darm) Mehrschichtig —> Bei mehrschichtigen Epithelien richtet sich die Klassifizierung nach der Zellform in der oberflächlichen Schicht, findet man also platte Zellen in der oberflächlichen Schicht: mehrschichtiges Plattenepithel. Viele Schichten, Zellen machen von basal nach apikal Reifung durch, hohe mechanische Belastung. Von besonders dichtem Netz von Zytokeratinfilamenten (Tonofilamente) durchzogen, viele Desmosomen > Mehrschcihtig unverhorntes Plattenepithel: Form der Zellen verändert sich von oben nach unten - Stratum basale (+Str. parabasale) - Stratum intermedium / spinosum (durch Desmosomen verbunden) - Stratum superficiale (abgeflachte Zellen; in den oberen Zellen sind die Kerne pyknotisch, Zelle n gehen zugrunde und werden abgeschliﬀen) Stratum basale + spinosum = Stratum germinativum (mit teilungsfähigen Stammzellen) Im Str. intermedium und superficiale erfolgt fie Diﬀerenzierung (Glykogenreich) Charakteristisch: Microplicae (Falten auf apikaler Seite): hier kann FLüssigkeit besser haften Glykogenreich —> PAS anfärbbar Kommt vor in Mundschleimhaut, Zunge, Speiseröhre, Stimmlippe, Scheide, Hornhautepithel > Mehrschcihtig verhorntes Plattenepithel: Oberst Schicht: tote Zellen, flach ohne Kern = Stratum corneum) Schützt durch Stratum corneum vor Austrocknung —> typisches Epithel der Haut (Epidermis) Zellen werden als Keratinozyten bezeichnet - Stratum basale - Stratum spinosum - Stratum granulosum (flache Zellen mit Keratohyalingranula) - Stratum lucidum (Umwandlungszone, nur in Leistenhaut) - Stratum corneum > Mehrschichtig hochprismatisch: sehr selten (zB in AUsführungsgängen von Speicheldrüsen.) Mehrreihig …Alle Zellen berühren Basalmembran, Nicht alle hingegen die Oberfläche. Basal liegen kleine Zellen (Ersatzzellen) mit kugeligen Kern, Apikal eher hochprismatische Zellen (=Funktionsträger). Zellkerne auf unterschiedlicher Höhe. - Zweireihig: Nebenhodengang, SAmenleiter, Drüsenausführungsgang - Mehrreihig mit Kinozilien: „Flimmerepithel“, eingestreute Becherzellen —> Atemwege Übergangsepithel = Urothel - Basalschicht - mehrere Intermediärzellschichten - Unter apikaler Membran: Crusta (Verdichtung des Zytoplasmas), 14 - enthält spezielle Plaques, die Uroplakine (Transmembranproteine) enthalten —> zusammen mit Tight Junctions sind sie für Permeabilitätsschranke verantwortlich - Oberflächlliche Zellen: Deckzellen (wesentlich größer als restliche Zellen), oft polyploid und langlebig Deckzellen kommen mit oder ohne Crustae vor. Die Crusta ist eine apikale Verdichtung des Zytoplasmas der Deckzellen des Urothels, dem Übergangsepithels der Harnwege. Sie kommt durch eng aufeinanderliegende Mikrofilamente und Intermediärfilamente sowie eingelagerte Membranvesikel zustande. Diese enthalten auch für das Urothel typische Membranproteine, die Uroplakine. Urothel ist ein mehrschichtiges Epithel, bestehend aus 3-8 Schichten. Es kann sich an verschiedene Füllstände anpassen. Ungedehnt erscheinen die Zellen (inkl. der Deckzellen) bisweilen prismatisch. Im gedehnten Zustand flachen sie stark ab. Im apikalen Zytoplasma befinden sich Membranvesikel, die ebenfalls mit Plaques ausgestattet sind. Bei Dehnung werden sie in die apikale Membran eingebaut. Bei Entspannung wieder endozytiert. Plaques bestehen aus Transmembranproteinen der Gruppe der Uroplakine. Zwischen den Plaques befindet sich die normale flexible Membran. Die Uroplakine sind zusammen mit den Zonulae occludentes die wichtigsten Komponenten der Permeabilitätsbarriere dieses Epithels. Die basalen Zellen sind mehrheitlich diploid. Nach apikal werden die Zellen zunehmend tetra- bis oktoploid. Deckzellen sind durch Tight-Junctions verbunden —> Kommt vor: Nierenbecken, Harnwege, Harnblase B) Drüsenepithelien a) Exokrine Drüsen b) Endokrine Drüsen a) Exokrine Drüsen geben ihre Sekrete direkt oder über Ausführungsgänge an innere oder äußere Körperoberflächen ab Verschiedene Arten der Klassifizierung nach - Anzahl der sezernierenden Zellen - Lage zu Oberflächenepithel - Form der Endstücke - Mechanismus der Sekretabgabe - Art des Sekrets - Charakteristika der Ausführungsgänge Nach Anzahl und Lage 15 Einzellig: Becherzelle, intra/endoepithelial (im Epithel gelegen), enthalten Sekretgranula, Viele Proteoglykane —> lassen sich mit PAS anfärben —> Muzine: Glykoproteine —> Kommen auch in Krypten (Gruppen) vor: Colonschleimhaut —> Häufig im respiratorischen Epithel der Atemwege, Magen-Darm-Trakt, Nasenhöhle, typische Granula, Golgi Extraepithelial: mesitens eigensständige Organe außerhalb des Epithels > Drüsenendstücke > Ausführungsgang > Bindegewebskapsel Parenchym: Ausführungsgang und ENdstück, spezifisches Organteil Stroma: (bindegewebiges Gerüst): Kapsel, unterteilt Kapsel in Lappen Nach Form der Endstücke Tubulös - einfach (Darm)/gewunden (Schweißdrüsen)/verzweigt (Uterus) Azinös - kugelförmig, kleines Lumen (Ohrspeicheldrüse/Bauchspeicheldrüse) Alveolär - kugelig, weites Lumen (Milchdrüse, Duftdrüse) Tubuloazinös / Tubuloalveolär: Mischform, Endstücke bestehen meistens aus einschichtigem Drüsenepithel, das von einer Basalmembran umhüllt wird, Dazwischen kommen häufig Myoepithelzellen vor („Auspresser“). = kontraktile Epithelzellen Jedoch nicht in Bauchspeicheldrüse. Tubuloazinös: Glandula sublingualis, submandibularis, lacrimalis Tubuloalveolär: Prostata Nach Zusammensetzung des Sekrets Serös - azinös, enzymreich, enges Lumen, apikal granuliert, runder Kern (Tränendrüse) Mukös - tubulös, rundes Lumen, wenig Proteine, abgeplattete Zellkerne, (Zunge, Gaumen) Seromukös (Gemischt) - Azini + Tubuli, Halbmonde, interzelluläre Sekretkapillaren —> Je länger der Ausführungsgang, desto seröser das Sekret —> Gl. sublingualis: Mukoserös / Gl. submandibularis: Seromukös Nach Mechanismus der Sekretabgabe a) Merokrin - häufigste Form, Sekretgranula werden durch Exozytose ausgeschieden —> Pankreas, Mundspeichledrüse, endokrine b) Apokrin - Teil der Zelle wird mitausgeschieden, Apozytose: Abschnürung —> Milch/ Duftdrüse c) Holokrin - Zelle geht durch Apoptose zu Grunde, Fette —> Talgdrüse d) Ekkrin - Moleküle/ Ionen werden einzelnd transportiert, Wasser folgt Rechts: Apokrine Duftdrüse (Epidermis, Masson Trichrom) - großes Lumen - basale Myoepithelzellen - Sekretion mit Zytoplasma & Teilen der Zellmembran - Abgabe an äußere und innere Oberflächen 16 Einfach/Verzweigt/Zusammengesetzt EInfach: direkt ohne Ausführungsgang (Schweißdrüsen) Verzweigt: mehrere Endstücke münden in einen unverzweigten Ausführungsgang (Magen) Zusammengesetzt: reich verzweigtes Ausführungsgangsystem (Zusammensetzung des Sekrets wird zum Ausgang hin noch verändert: Speicheldrüse Das Ausführungsgangsystem: Das Gangsystem besteht aus drei Abschnitten: (1: Seröser Azinus, 2: Schaltstück, 3: Streifenstück, 4: Ausführungsgang (Lumen), 5: Adipozyt, univakuolär) 1. Schaltstück (schließt sich den sekretorischen Anteilen an), intralobulär, abgeflachtes bis kubisches Epithel 2. Streifenstück, intralobulär, einschichtig eosinophiles prismatisches Epithel 3. Ausführungsgänge (interlobuläre Ausführungsgänge und Hauptausführungsgang), weitlumig, von Bindegewebsmantel umgeben, anfangs einschichtig prismatisches Epithel, weiter distal sind die Hauptausführungsgänge meist von einem mehrschichtigen unverhornten Plattenepithel augekleidet (wie die Mundhöhle) Im Streifenstück werden aus dem Primärspeichel Natrium- und Chloridionen resorbiert. Die zuständigen Pumpen brauchen viel Energie > viele Mitochondrien verursachen die basale Streifung im Lichtmikroskop. Primärspeichel = isoton, Sekundärspeichel = hypoton. Links: Hautdrüsen der Epidermis (Masson-Trichrom) Weitlumige Zelle unten: apokrine Duftdrüse Kleinere Zellen unten: ekkrine Schweißdrüse Große Zelle apikal: holokrine Talgdrüse Lila Strick: Haarwurzel 17 —> Apokrine Drüsen sind am weiten Lumen zu erkennen. —> Talgdrüsen haben auf Grund von holokriner Sekretion kein Lumen (Apoptose) —> Ekkrine Schweißdrüsen sind am kleinsten b) Endokrine Drüsen geben ihre Sekrete meist an Blutgefäße ab. Sie besitzen keinen Ausführungsgang und sezernieren Hormone (Inkrete, chemische Botenstoﬀe). Über das Kreislaufsystem werden diese an ihren Wirkort gebracht, dort binden sie an Rezeptor Bindegewebe Man unterscheidet Bindegewebe im engeren SInne (lockeres faseriges, straﬀes faseriges, retikuläres) und spezifische funktionelles (Fettgewebe, Knorpel, Knochen) Wichtigste Bestandteile der Matrix sind: Fibrillen und Fasern, Hyaluronan, Proteoglykane, Adhäsionsproteine. Eigenschaften des Gewebes werden durch Matrix bestimmt. Zellen liegen nicht eng beeinander - durch Interzellularsubstanz voneinander getrennt. Es gibt: - ortsständige Zellen —> synthetisieren Interzellularsubstanz - freie Zellen —> Immunzellen 18 A) Ortsständige Zellen - Fibrozyten/blasten (Fibroblasten: Nachweis durch Van-Gieson-Färbung) - Retikulumzellen - Fettzellen - Chondrozyten - Osteozyten —> Gehen aus dem Mesenchymzellen des embryonalen Gewebes hervor (auch postnatal gibt es multipotente mesenchymale Stammzellen aus denen neue BG, Knochen, Fett, Knorpel oder Muskelzellen entstehen können. Fibroblasten hohe Syntheseaktivität, können sich noch teilen —> bilden Fasern und Matrix Fibrozyten können sich nicht mehr teilen, geringe Syntheseaktivität B) Freie Zellen - Blutzellen: Granulozyten und Lymphozyten - Makrophagen bzw. Histiozyten - Mastzellen (die aus Vorläuferzellen des Knochenmarks hervorgehen) —> sezernieren nicht Kollagene oder Faserproteine sondern Immunglobuline Makrophagen: amöboide Fortbewegung, hoher Gehalt an Lyso- u. Phagosomen. Diﬀerenzieren sich aus Monozyten, als APCs aktiv, bilden Zytokine, Phagozytose. Es gibt aktivierte und nicht aktivierte (Histiozyten) Mastzellen: In ihnen EM: Granula, eingekertber Zellkern mit randständigem Heterochromatin. Granula enthalten: Heparin (gerinnungshemmend), Histamin (erweitert Gefäße) und Leukotriene (Entzündungsmediatoren), Serotonin, Proteasen, Adenosin > erkennbar an Granula, unregelmäßigen Zellfortsätzen und randst. Heterochromatin > Granula enthalten Histamin > Exozytose wird über IgE vermittelt C) Extrazelluläre Matrix = kollagene und elastische Fasern + Grundsubstanz (zB Proteoglykane) Fasern: kollagene, elastische und retikuläre A. Kollagene: 1-10 micrometer, anisotrop, sehr zugfest und kaum dehnbar. Hohe mechanische Widerstandskraft. Kleinster Baustein ist: Tropokollagenmolekül (Dreifachhelix, Peptidkette). —> Kollagenfibrille —> Kollagefaser —> Bündel In EM: Querstreifung Färbung: HE, AZAN, VAN GIESON, GOLDNER, MASSON- TRICHROM Viele Verschiedene Typen: Typ 1: fibrilläres Kollagen - am häufigsten - stark: straﬀes Bindegewebe Knochen Typ 2: fibrilläres Kollagen - Knorpel Typ 3: im retikulären Bindegewebe und in der Lamina fibroreticularis der Basalmembran 19 Typ 4: Basallamina-Kollagen —> Kollagene zeigen Querstreifung durch spezieller Anordnung: D-Periode B. Retikuläre Fasern: Bestehen hauptsächlich aus Kollagen Typ 3, geringerer Durchmesser als Kollagenfasern, Aufbau allerdings gleich, sie sind zugelastisch und begrenzt dehnbar. Bilden feine Netze durch die Blut- und Immunzellen hindurchkönnen. (Agrophil; Silber anfärbbar, in Lymphknoten) verzweigte Strukturelemente der EZM, bilden Gerüst der lymphatischen Organe (außer Thymus) Färbung: Gomori Methode (Versilberung) C. Elastische Fasern: Können bis zu mehr als das Doppelte gedehnt werden, kehren wieder in Ausgangslänge zurück. Fasern sind verzweigt, Durchmesser bei 2 mikrometer. Werden von Fibroblasten produziert und bestehen aus Elastin und Fibrillin 2 Komponente: Elastin + von Mikrofibrillen durchzogen Bilden Netze und sind zu dichten Membranen zusammengelagert Färbung: ELASTIKA-FÄRBUNG (Resorcin-Fuchsin oder Orcein) Bildung: Fibroblasten bilden Tropoelastinmoleküle und Fibrillin —> Quervernetzung Mikrofibrillen werden von Fibrozyten und glatten Muskelzellen synthetisiert. Sie bilden als Teil elastischer Fasern ein nicht elastisches Gerüst. In dieses Gerüst wird das Elastin (Protein) der elastischen Fasern abgelagert. Vorkommen: Im elastischen Knorpel, Wand herznaher Arterien, elastische Bänder, Lunge, geringe Mengen in fast allen Bindegeweben —> Elastische Fasern sind immer mit nicht-elastischen verknüpft (als Schutz vor Überdehnung) Grundsubstanz des Bindegewebes: - Amorphe Grundsubstanz: Transport von Nährstoﬀen und Abbauprodukten. - Besteht aus hydrophilen Makromolekülen die Wasser binden: Glykosaminoglykane (Heparin, Chondroitinsulfat, Hyaluronan) GAG Proteoglykane (Aggrecan, Fibromodulin, Agrin) PG Ketten mit angelagerten GAG Glykoproteine (Laminine —> Adhäsion an Zellmembran, Fibronektin —> Basalmembran) Basalmembran: Musterbseispiel der Zell-Matrix-Adhäsion (durch Adhäsionsproteine oder EZM- Rezeptoren) —> Basalmembran. Teppich aus versch. Matrixbestandteilen (Proteine und Proteoglykane, keine Lipide) = Basallamina (Lamina rara u. densa TIV) + Lamina fibroreticularis (TIII) 20 Bindegewebsarten a) Lockeres BG > Dient als: Hülle, Stroma (Grundgewebe), Verschiebegewebe, Wasserspeicher, Narbenbildung, Immunabwehr > Weniger Kollagenfasern, es überwiegt amorphe Grundsubstanz > Kollagenfaserbündel sind gewellt, verschieden Richtungen > Dazwischen: Elastische (dünn glatt verzweigt) und retikuläre Fasern b) Straﬀes BG > sehr Faserreich, weniger amorphe Grundsubstanz > in Zugspannrichtung orientiert > Es gibt: geflechtartiges BG, parallelfasriges BG, elastische Bänder Geflechtartig: Dicke, sich kreuzende Kollagenfaserbündel, in EM Bildern sichtbar, zugfstigkeit in verschiedene RIchtungen, auch elastische Fasern vorhanden —> in Kapseln innerer Organe, Dura mater, Stratum fibrosum d. Knochenhaut, Faszien des Muskels, Lederhaut, Herzklappen, Kornea Parallelfasrig: Grundgewebe von Sehnen und Bändern. Zwischen parallelen Kollagenbündeln liegen Fibrozyten mit wenig Zytoplasma und 21 abgeflachten Zellkernen. Nach Verletzung einer Sehne geht eine Regenration von den Fibroblasten des Peritendineums aus. Das Epitendineum und die Bindegewebssepten führen Blutgefäße und Nerven und dienen als Verschiebeschichten. Elastische Bänder bestehen aus dicht gelagerterten elastischen Fasern die sich spitzwinklig verzweigen. Dazwischen: kollagene, retikuläre Fasern und FIbrozyten —> erscheinen im frischen Gewebe gelblich —> Lig. Flava zwischen Wirbebögen, Lig. vocale, Lig. nuchae c) Retikuläres BG Aus: fibroblastischen Retikulumzellen, retikulären Fasern (Typ III), histiozytären Retikulumzellen, follikulären dendritischen Zellen. Zu Netzen angeordnet Grundgewebe in lymphatischen Organen (Lymphknoten, Milz, rotes Knochenmark), ähnelt Mesenchym. Nur mit Spezialfärbung: Versilberung oder PAS (da viele Glykoproteine) anfärbbar. I. Fettgewebe Bestehend aus seehr großen Zellen: Adipozyten, Lipozyten 25% des Körpergewichts Fett besteht hauptsächlich aus Triglyceriden Besondere Form des Bindegewebes, darauf spezialisiert energiereiche Triglyceride zu speichern. Schneiden und Fixieren mittels Gefriermikrotom können Fettropfen durch den lipophilen Farbstoﬀ Sudanschwarz intensiv angefärbt werden. Weißes Fettgewebe - univakuoläre Fettzellen (bis zu 100mikrometer groß) - Enthalten großen, membranlosen Fetttropfen, der Zytoplasma und Kern an den Rand drückt - besitzen Insulinrezeptoren und adrenerge Rezeptoren - Normalerweise Fettvakuolen weiß/leer: dicker Schnitt mit Sudan auch orangerot - Siegelringform - Fettzellen werden an ihrer Oberfläche von einer Basallamina mit retikulären Fasern umhüllt 22 —> Insulin veranlässt univakuoläre Fettzellen zur Fettspeicherung. —> Fettzellen bilden Leptin und signalisieren ihren Fettgehalt dem Hypothalamus Es wird zwischen Speicherfett (Ernährungszustand) und Baufett (um Organe herum) unterschieden Braunes Fettgewebe - aus plurivakuolären Fettzellen - kleiner, mit mehreren Fetttropfen - große Anzahl an Mitochondrien, darauf beruht auch die braune Färbung —> dienen hier der Verbrennung der Lipide - zahlreiche Kapillaren und Nervenfasern - Beim Neugebohrenen - dient der Wärmeproduktion (Mitochondrien) - noradrenerg innerviert; Sympathikus stimuliert Fettverbrennung II. Spinozelluläres Bindegewebe: Hier liegen spindelförmige Zellen dicht beieinander gepackt. Wenige Fasern zwischen den Zellen, Kommt in der RInde des Ovars vor. Es entwickeln sich daruas Thecazellen III. Gallertiges Bindegewebe BG-Zellen binden mit Fortsätzen Maschenwerk in dem sich gallertige Substanz befindet. Kommt in der Nabelschnur vor und in der Pulpa junger Zähne. Grundsubstanz besteht besonders aus Hyaluronan —> hohe Wasserbindungskapazität. IZS wird auch als Wharton-Sulze bezeichnet IV. Mesenchymales Bindegewebe bilden ebenfalls weiträumiges Maschenwerk. Im EZM gibt es viel visköse Grundsubstanz, keine Fasern. Mesenchymzellen sind Mitoseaktiv und amöboid beweglich, alle BG-Typen gehen daraus hervor. Stützgewebe Knorpel Besteht aus Chondrozten (Zellen) und EZM, deren wichtigster Bestandteil PG (Proteoglykane) und Kollagenfibrillen sind. Gefäßfrei! —> Versorgung der Chondrozyten erfolgt über lange DIﬀusionstrecken. Knorpel (Außer Gelenkknorpel) ist von Knorpelhaut umgeben > Perichondrium (Nervenreich) > Innen: Stratum cellulare, außen: Stratum FIbrosum > Grundsubstanz besonders reich an PG und Hyaluronan —> Hohe Wasserbindungskapazität > Runde, ovale Knorpelzellen liegen in kleinen Höhlen (Lakunen) —> Wand: Knorpelkapsel > Umher: Knorpelhof —> Zusammenfassung zu Chondron / Territorium > Raum zwischen Chondronen: Interterritorium Hyaliner Knorpel - Kollagen Typ II Faserknorpel - Kollagen Typ I Elatischer Knorpel - Elastische Fasern 23 Hyaliner Knorpel: Häufigster Knorpeltyp, erscheint milchig und gläsern Chondrone sind groß und zellreich, dicht beieinander, Knorpelhöfe kräftig gefärtb (basophil) Kollagen II Kollagenfibrillen sind nicht sichtbar —> sind maskiert durch Brechungsindex Meist von Perichondrium überzogen, abgeplattet längliche Zellen - Grundsubstanz: PG und Glykoprotein, Aggrecan (PG) bindet an Hyaluronan - Nase, Rippenknorpel, gelenkknorpel, Kehlkopf, Trachea Gelenkknorpel: in Diarthrosen beinhält kein Perichondrium, sondern wird von Synovialmembran umhüllt Faserknorpel Dicht gealgerte Kollagenfasern die nicht maskiert sind Kollagen Typ I verlaufen parallel zur Zugrichtung Chondrone sind klein, wenig Chondrozyten, schmaler Knorpelhof, weniger CHondrone - Vorkommen in Zwischenwirbelscheiben (Discus intervertebralis) symphysis pubica, Gelenkzwischenscheiben, Anulus fibrosus Elastischer Knorpel Maskierte Kollagenfasern, ausgeprägte elastische Fasernetze (nicht maskiert) mit spezieller Elastica (Resorcin-Fuchsin oder Orcein) Färbung sichtbar - VOn Perichondrium umhüllt - erscheint gelblich - Ohrmuschel, Ohrtrompete, Epiglottis, 24 Knorpelwachstum: - Interstitielles Wachstum (Chondroblasten bilden Faserkomponenten und „mauern“ sich ein. Durch Bildung von Interzellularbestandteile werden Chondrone auseinandergedrängt. Aus einer Mutterzelle entstehen mitotisch die weiteren Zellen des Chondrons) - Appositionelles Wachstum (Bildung durch Chondroblasten im Perichondrium -von außen her) Knochen Schichten: Periost (kollagene Fasern- Substantia compacta - Substantia spongiosa - Endost —> In der Spongiosa sind die Trabekel Gefäßlos, sie werden von Knochenmark versorgt. Lange Knochen: Bestehen aus Diaphyse und zwei Epiphysen, dazwischen Metaphyse Weißes Knochenmark: Fettspeicherung, Rotes KM: Blutbildung Zellen: Osteozyten, Osteoblasten, Osteoklasten (von Mesenchymalen Stammzellen) Grundsubstanz: kollagene Fasern (Typ 1), PG, GPA (Osteonektin, Osteopontin) und anorganischen Bestandteilen (Hydoxyapatitkristalle) > Osteoblasten: bilden Interzellularsubstanz, in die Kalksalze eingelagert werden > Osteoklasten: große, vielkernige, unregelmäßig geformte Zellen, die Knochen und Knorpel abbauen, Sie liegen meistens in Howship-Lakunen das sind EInbuchtungen die beim Osteoidabbau entstehen. Sie haben Makrophageneigenschaften und viele Mitochondrien Arbeitsweise: Auflösung der Ca-Verbindugen, Sekretion lysosomaler Enzyme, Endozytose der Matrix-Segmente Aktiviert werden sie von den Osteozyten (stimulieren durch Zytokin M-CSF die Fusion mehrere Vorstufen-Osteoklasten) —> Rezeptor/Ligand-Interaktion (RANK/RANKL) 25 > Osteozyten: entstehen während der Osteogenese aus den Osteoblasten. Sie sind in Knochensubstanz eingemauerte Zellen und liegen in den Lakunen, sie haben dünne Fortsätze fungieren auch als Mechanosensoren und reagiert auf Mikroschäden und Scherkräfte. Er ist Zielezelle für Hormone (besonders Parathormon) Sezernieren auch Sekrete: —> Je weniger weniger Knochen belastet wird, desto mehr Sclerostin wird sezerniert, das Knochenbildung hemmt Gefelchtknochen: Bei jeder Knochenbildung entsteht zunächst Geflechtknochen, unregelmäßige ANordnung, weniger mechanisch belastbar Lamellenknochen: Kollagenfibrillen haben spezielle Anordnung (a) äußere und innere Generallamelle (b) Speziallamellen (Bestandteile der Osteone) © Schaltlamellen (zwischen den Osteonen, Lamellenreste) Osteone: oder Haver-Systeme sind Hauptbestandteil des Lamellenknochens = zentraler Haverskanal mit Blutgefäßen + 4-30 konzentrischen Speziallamellen Zwischen den einzelnen Lamellen: Lakunen mit Osteozyten Die länglichen Lakunen sind durch Canaliculi und mit Havers Kanal untereinander verbunden (Fortsätze in Canaliculi, Zellkörper in Lakunen) Neben den längs verlaufenden Havers-Kanälen finden sich ebenfalls Volkmann-Kanäle. Die Gefäße der Volkmannkanäle verbinden das Gefäßsystem untereinander und mit den Periostgefäßen. Osteogenese: Beginnt zunächst mit einer Mesenchymverdichtung. - Desmale (direkte Ossifikation) Direkte Entstehung des Knochengewebes aus Mesenchymzellen —> Osteoblasten —> Osteoid (nicht mineralisierte IZS) —> Mineralisierung (Osteobalsten setzen Calciumkristalle und Matrixvesikel frei) —> diese platzen, lagern sich als Kristallisationskeime an Kollagenfasern ab, wandeln sich in Hydroxylapatitkristalle um. Enzym der Osteoblasten: alkalische Phosphatase Osteoblasten mauern sich in Osteoid ein —> werdne zu Osteozyten An der Oberfläche neu gebildeter Knochenbälkchen lagern sich immer wieder neue Osteobalsten an, die neues Knochengewebe bilden, innen bauen Osteoklasten ab. (Appositionelles Wachstum). FIndet statt: in Schädeldachknochen, Gesichtsknochen, Klavikula Die Bildung und Abbau wird durch Hormone und Vitamine reguliert 26 —> Dickenwachstum - Chondrale (indirekte Ossifikation) Zunächst entsteht Knorpelmodell aus Mesenchym, dieses wird dann abgebaut und durch Knochen ersetzt Sie lässt sich in zwei Phasen gliedern, die gleichzeitig ablaufen: - perichondrale Ossifikation (Wachsen der Manschette: appositionelles Wachstum) —> entspricht dem Prinzip der desmalen Ossifikation: Perichondriumszellen diﬀerenzieren sich zu Osteoblasten - enchondrale Ossifikation (im Inneren des Knochens): Knorpelzellen vergrößern sich, verkalken, Blutgefäße wandern ein, mit Blutgefäßen dringen Mesenchymzellen ein aus denen Osteoblasten und klasten werden Diaphyse: Knorpelzellen im Inneren werden zu hypertrophen Chondrozyten —> veranlassen Mineralisation der interterritorialen Knorpelmatrix. Blutgefäße dringen mit Hilfe der Osteoklasten ein. Mit ihnen wandert Mesenchym ein. Osteoklasten/Chondroklasten räumen Teil der Knorpelmatrix ab —> primäre Markhöhle entsteht, hypertrophe CHondrozyten verschwinden durch Apoptose. Überbleibende Knochenbälkchen: primäre Spongiosa enchondrale Ossifikation schreitet nach beiden Seiten hin fort, wird von Ossifiaktionsfront begrenzt. Epiphyse: besitzt schon im knorpeligen Zustand versorgende Gefäße, enchondrale Ossif. beginnt teilweise erst nach der Geburt, sehr spät. Wachstumsplatte (Epiphysenfuge) ist die wichtigste Voraussetzung für das postnatale Längenwachstum. Längenwachstum beruht darauf, dass die Wachstumsplatten sich durch die Proliferation der Chondrozyten mit der gleichen v in Richtung Epiphysen ausdehnen, mit der sie von der Markhöhle her abgebaut und durch Knochengewbe ersetzt werden. Wenn die Epiphysenfuge verknöchert ist das Wachstum abgeschlossen. Dickenwachstum: appositionelles Wachstum Längenwachstum: interstitelles Wachstum Nach fortgeschrittener Ossifikation: Reservezone - hyaliner Knorpel der Epiphyse, ruhender Knorpel, undiﬀerenzierte Chondrozytenvorläufer auf Vorrat, Nachschub Proliferationszone Zone des Säulenknorpels - Zellen mit hoher Teilungsaktivität, Anordnung zu Zellsäulen, mitotisch aktiv, Säulen gelten als jeweils ein territorium, Raum zwischen den Säulen: Longitudinalsepten Zone des Blasenknorpels - Hypertophierende Zellen, beginnende Verkalkungsprozesse (Mineralisation der Longitudinalsepten), Transversalsepten bleiben unmineralisiert Eröﬀnungszone: Zone des Knorpelabbaus - Knorpel geht zugrunde, Gewebe wird abgebaut, Bälckchen beliben vereinzelt, Transversalsepten werden beseitigt und Knorpellakunen eröﬀnet, Blutgefäße wandern ein Ossifikationszone: Knochenbildungszone - Knochensubstanz wird auf Knochenbälkchen angelagert. DIe freien Oberflächen der Longitudinalsepten werden von Osteoblasten besiedelt, die mit der Bildung von Osteoid beginnen. 27 Erst später (postnatal) kommt es zur Verknöcherung der Epiphysen. Es entstehen Knochenkerne die nach außen hin größer werden, Im Randbereich bleibt hyaliner Knorpel für die Gelenke. Zwischen Epi- und Diaphyse verbleibt eine Knorpelzone für Längenwachstum. Nach Abschluss des Wachstums verknöchern die Epiphysenfugen ebenfalls. Primäre Knochenheilung: Bei ruhendem Knochen: Im Inneren in der Markhöhle bildet sich ein Kallus aus Knochenbälkchen. In der Substantia compacta wachsen die Osteone von beiden Seiten aufeinander zu und fusionieren schließlich. Nach circa 8 Wochen wird das primäre Geflecht von Lamellenknochen ersetzt. Sekundäre Heillung (Bei schwereren Brüchen, Gips, Zertrümmerung): Reparaturzone: Makrophagen entfernen tote Zellen, Periost und Endost aktivieren Stammzellen und es bildet sich ein bindegewbiges Granulationsgewebe, dann Knorpel und dann Gefelchtknochen Muskelgewebe Zur aktiven Kontraktion fähig (durch Myofilamente aus Aktin und dem Motorprotein Myosin II. Die kleinste kontraktile Einheit ist das Sarkomer. Die isotonische Verkürzung beruht auf der Verkürzung des Sarkomers. 28 A) Skelettmuskel - lange vielkernige Synzitien (Fusion mehrerer Myoblasten), Kerne randständig - mehrere cm lang, 40-80 mikrometer dick - Aktin-Myosin Interaktion durch erhöhte Ca-Konzentration - Diese Erhöhung kommt durch Aktionspotential zu Stande, welches an der motorischen Endplatte generiert wird - Innervation durch Motoneurone Muskel > Faszie (straﬀes BG) verknüpft mit Epimysium > Perimysium (externum und internum) > Sekundärbündel > Primärbündel > Bindegewebe in Perimysium: Endomysium (beherbergt Gefäße der Mikrozirkulation und retikuläre Fasern) > direkt auf Faser: Basalmembran Muskelfaser —> Myofibrille (Ketten von Sarkomeren) —> Myofilamente Fadenﬀörmige Proteine der Membran: Dystrophin und Spektrin Jede Muskelzelle ist von einer Basalmembran umgeben Zellkerne in G0 —> nicht mehr teilungsfähig (Bei Bedarf werden teilungsfähige kerne durch Satellitenzellen geliefert) Querstreifung: anisotrop: aufleuchtend - A-Bande isotrop: nicht aufleuchtend - I-Bande 29 —> Im gefärbten Schnitt: A dunkel, I hell Sarkomer: zwischen zwei Z-Scheiben Myofibrillen sind mit beiden Enden an U u. A (Sehnen) verankert. Zwischen den Myofibrillen liegen die Zellorganellen, insbesondere SR und Sarkosomen (Mitochondrien) Intermediärfilamente: Desmin fixieren Fibrillen untereinander. Desminfilamente selbst sind mittels Plektin am seitlichen Sarkolemm befestigt Anordnung der Myofilamente: - A-Bande: Myosinfilamente - I-Bande: Aktinfilamente - H-Zone: Aktin-freier Bereich - +-Enden der Aktinfilamente sind an Z-Scheibe miteinander verknüpft (durch das Protein alpha-Aktinin) - Myosinfilamente sind an M-Bande durch verschiedene Proteine (Myomesine) vernetzt und durch Titin in Position gehalten Aktinfilamente, Myosinfilametne, Titin - Aktinfilamente: aus globulären alpha-Aktin-Molekülen (im Gegensatz zu beta-Aktin im Muskelskelett), 7 nm dick. Die wichtigsten Begleitproteine sind Tropomyosin und Troponin- Komplex Tropomyosin blockiert Myosin-Bindungstellen beim ruhenden Muskel, Troponin dient als Regulator des Kontraktionsvorganges - Myosinfilament: aus Myosin II, 15 nm dick, entsteht durch Aggregation der Schwanzdomäne, Köpfe ragen heraus, an M-Scheibe nicht vorhanden - Köpfe sind für Interaktion mit Aktin-filament und ATP-ase Aktivität des Myosins verantwortlich - Titin sorgt dafür dass die Myosinfilamente in der Mitte bleiben („elastische Federn“) Genetisch bedingter Funktionsverlust von Titin verursacht eine Myopathie oder Muskeldystrophie. Kontraktionsvorgang (isoton) 30 Verkürzung der Sarkomere (bis zu 70%) ohne Längenänderung der M/A-FIlamente H-Bande verschwindet. > Myosin ist beim Gleiten der aktive teil > Köpfe wandern an den Aktinfilamenten in richtung Z-Scheibe / +-Ende > Dies hat passives Zusammengleiten der Aktinfilamente zur Folge > Vorebdingung: Erhöhung der zytosolischen Ca-Konzentration > Direkter Angriﬀsort v. Ca ist Troponin C (freimachen der Angriﬀsstellen) Triaden: SR (Sarkoplasmatisches ER) und Transversal-Tubuli —> vermitteln elektromechanische Kopplung (Membranen beider Systeme kommunizieren nicht miteinader, stehen aber durch Triadenfüßchen in Kontakt) - am Übergang I- zu A-Bande L-System: Kalziumspeicher T-System: Erregungsleitung, Einstülpungen der Zellmembran Zugkraft: eines Muskels wird durch Sehnen auf das Skelett übertragen. Vorraussetzung sind belastbare Kontakte zwischen Muskelfaser und EZM —> Fokalkontakte (= Aktinfilamente der endständigen Sarkomere —> Adaptorproteine —> Transmembranprotein —> Basallamina —> Kollagenfibrille) = Integrin (Transmembranprotein) mit Vinculin und Talin als Adaptoren + DGC Dystrophin-Glykoprotein-Complex mit Dystrophin als Adaptor + extrazelluläre Komponente Laminin 2 (befestigt an Basallamina und diese dann an Kollagenfibrillen Verschiedene Muskelfasern Typ 1 - langsam, ausdauernd, aerob, makroskopisch rot (hoher Myoglobingehalt), Mitochondrienreich, dunkel im Histonachweis, Dauerleistung. Typ 2 - schnell, kräftig, ermüden schnell, anaerob, weniger Myoglobin merh Myofibrillen = 3 Untertypen: schnelle rote, weiße und intermediäre Fasern —> Fasertyp wird vom innervierenden Neuron bestimmt, alle Muskelfasern einer motorischen Einheit gehören zum selben Typ Motorische Einheit besteht aus alpha-Motoneuron und von ihm innervierte Muskelfasern Motorische Endplatte Neurotransmitter Acetylcholin Satellitenzellen: ruhende Myoblasten und Stammzellen, die der reifen Muskelfaser innerhalb der Basalmembran eng anliegen. Zellkernvorrat bei Bedarf. Erforderlich bei Wachstum (hypertrophie). Sarkolemm - Plasmamembran Sarkoplasma - Zytoplasma Sarkoplasmatisches Retikulum -ER - für Entgiftung und intrazellulären Kalziumspeicher Perimysium um Bündel, innerhalb: Endomysium um Fasern / Muskelzellen —> retikuläre Fasern 1 Muskelfaser = 1 Zelle Skelttmuskelzelle: Synzitium —> viele Zellkernes Sarkomer geht immer von Z bis Z (Aktin bis Aktinverankerung) 31 Protein: Titin „elastische Feder“ Verankerung der Myofilamente: Costamere auf Höhe der Z-Scheiben: Desminfilamente, alpha- beta-Kristalline F-Aktin ist über Dystrophin mit Zellmembran verbunden Motorische Einheit: Neuron und alle von ihm innervierten Muskelfasern > Sarkoplasmatisches Retikulum: Wichtiger Calciumspeicher. L-System Die Triade: Terminalzysterne - Transversaltubulus - Terminalzysterne Rot: Typ-1- Fasern: Ausdauer, ermüden langsam, viel Myoglobin Weiß: Typ-2-Faser: ermüdet schnell, hohe Kraftentwicklung, anaerob, viel Glykogen Muskelspindel: Spindelkapsel / Perineuralkapsel mit intrafusalen Muskelfasern + Nervenfaser > aﬀerent und eﬀerent innerviert (Erfassen Länge und Kontraktionszustand) > Liegen in Muskel, verlaufen parallel zu anderen Muskelzellen > Propriozeptoren - erfassen Länge des Skelettmuskels > Kettenartig angeordnete Zellkerne und kernsackfasern > wichtig um vor Überdehnung zu schützen, können sich vordehnen und somit Empfindlichkeit erhöhen > Längensensor und Kontraktionsregulator Golgi-Sehnenorgane. Erfassen die Spannung der Muskulatur am Übergang zu einer Sehne gelegen. Bestehen aus Perineuralscheide, Sehnenfasern und sensorischen Nervenfasern. Nervenfasern messen die auf die Sehne wirkende Muskelkraft Entwicklung: Myoblasten > Myotuben > Myozyten (Synzitium), nicht teilungsfähig Satellitenzellen: ruhende Myoblasten B) Herzmuskel - Verzweigt, 1-2 Kernig (Kardiomyozyten), Kern im Zentrum - 100 mikrometer Länge - An Enden durch Glanzstreifen (Haftkontakte und Gap Junctions) - SR sparsamer ausgebildet - T-Tubuli weitlumig - Aktionspotential wird nicht von Nervenimpulsen ausgelöst sondern durch herzeigenes Erregungssystem —> modifizierte Herzmuskelzellen Kontraktiler Apparat und Zytoskelett sind ebenfalls (wie Skelettmuskelzellen) mit der EZM verbunden, also durch Costamere mit dem Vinculin-Talin-Integrin-System und Dystrophin- Glycoprotein-Komplexen Sarkomer: Aktinfilamente unterschiedlich lang. Sie besitzen kein Nebulin sondern Nebulette (kleiner, nahe Z-Scheibe) Kardiomyozyten: spezielle, nur im herz vorkommende Muskelzellen - ehr glykogenreich (Energielieferant) - bilden gemeinsam funktionelles Synzitium Discus intercalaris (Glanzstreifen) Quer-oder Treppenförmig. Adhärenskontakte, an denen auf den Innenseiten Aktinfilamente inserieren (Fascia adhearens), oder Desmosomen (mit Intermedärfilamenten aus Desmin) 32 Die Gap Junctions (Im Ventrikelmyokard aus Connexin 43 bestehend, liegen im Longitudinal orientierten Abschnitten der Treppen. neben Glanzstreifen auch Desmosome und Zonula Adhaerens vorhanden für den Zellzusammenhalt SR und T-Tubuli SR: sparsamer ausgebildet, nicht in Segmente gegliedert T-Tubuli sind weiter, umranden jede Fibrille in Höhe der Z-Linien, Kontakte sind als kurze Dyaden ausgebildet. Ca kommt teils aus SR, teils aus EZM Disci Intercalares/Glanzstreifen: Fascia adhaerentes, Desmosomen, Gap Junctions (Nexus), elektrische Kopplung —> Connexin 43 Gap Junctions -> elektrische Synapsen (Erregungsweitergabe) Myogene Erregung: Spezialisierte Herzmuskelzellen bilden eine Erregung Funktionelles Synzitium: Elektrische Kopplung durch Gap Junctions —> synchrone Kontraktion Sarkoplasmatisches Retikulum weniger stark ausgeprägt als im Skelettmuskel —> Dyaden statt Triaden (Sarkoplasmatisches Retikulum nicht so ausgeprägt), —> Calciumeinstrom kommt auch von außen Herz kann Hormone bilden ANP und BNP (als Granula sichtbar), aktiv bei starker Dehnung im Herzen. Herzmuskelzellen in Vorhöfen - Hormone zur Ausscheidung von Wassern und Natrium. Spezialisierte Herzmuskelzellen: sarkoplasmareich, myofibrillenarm, glykogenreich Keine Satelitenzellen, wenig regenerativ - Einkernig - Ermüdet nicht - schwaches L-System —> Diaden C) Glatte Muskulatur - Dünne Muskelzellen, langgestreckte Myozyten - Aktin-Myosinfilamente nicht zu Sarkomeren angeordnet - verkürzt sich langsamer als Skelettmuskulatur und ausgiebiger - Viele glatte Muskeln könne auch ohne großen Energieaufwand lange in ihren kontrahierten Zustand (Tonus) verwahren. - Innervation: Vegetatives - Zellkern liegt zentral - vornehmlich in Hohlorganen zu finden - erscheint im Polarisationsmikroskop anisotrop Liegen dicht gepackt, spindelförmig und bilden Schichten, Stränge oder scherengitterartige Systeme. Jede Muskelzelle von Basalmembran umgeben. 33 Kontrsktiles System: Die glatte Muskelzelle besitzt zwei FIlamentsysteme, die miteinander in Verbindung stehen: das Netz des Zytoskeletts und die A/M-Filamente Zytoskelett: Netz aus Intermediärfilamenten (Desmin und Vimentin) und Aktin durchzieht die Zelle. Es ist in Verdichtungszonen verankert, die im Zytoplasma (dense bodies) und an der Innenseite der Plasmamembran liegen (dense plaques) und alpha-Actinin und Plectin enthalten. Der kontraktile Apparat besteht aus alpha-Actin und Myosin-Isotypen. Aktinfilamente wesentlich länger und in dense bodies verankert. Organisation der Myosinfilamente ebenfalls anders organisiert (Desmin diﬀus verteilt) Für funktionelle Koppelung sind Gap-Junctions verantwortlich Tonus (Kontraktionszustand) kann durch Muskeleigene Mechanismen (myogen), Innervation (neurogen) oder Hormone und lokale Gewebsfaktoren erfolgen. Neurotranmitter hier: Noradrenalin (Sympathikus), Acetylcholin (Parasympathikus) —> Varikositäten zur Ausschüttung, viele davon pro Axon (Schwann-Zellen außerhalb), Versorgung vieler glatter Muskelzellen EZM wird in manchen Organen von glatten Muskelzellen selbst hergestellt. Umgekerht können Fibroblasten EIgenschaften von glatten Muskeln annehmen (Myofibroblasten): Kontraktilität, Myofilamente,… Zellkerne sind mittig, keine Querstreifen, relativ viel Bindegewebe Vorkommen: Blutgefäße, Hohlorgane, Magen-Darm, Harnwege Langsame Bewegung EInsenkungen der Zellmembran; Caveolae, Entsprechen T-System d. Skelettmuskulatur Keine regelmäßige Anordnung der Sarkomere Aktin und Myosin sind durch Zytoplasmaverdichtungen (dense bodies) begrenzt. Kontraktion durch: Neurotransmitter, Hormone, Dehnung Myoepithelzellen: Kontraktile Epithelzellen, basal im Drüsenepithel, Vegetativ innerviert, 34 Myoepithelzellen kommen in (apokrinen) Schweiß- und Speicheldrüsen sowie der Milchdrüse vor. Sie liegen zwischen der Basalmembran und den eigentlichen sekretproduzierenden Drüsenepithelzellen und bilden das Myoepithel. Durch ihre Fähigkeit zur Kontraktion unterstützen sie die Sekretabgabe aus den Drüsenendstücken. ektodermaler Herkunft Nervengewebe Nervengewebe bildet die Grundlage des zentralen und peripheren Nervensystems: besteht aus (a) Nervenzellen (Neurone) (b) Gliazellen —> für Erregungsleitung und -verarbeitung, GLiazellen erfüllen Schutz und Stützfunktion Nervenzellen = Zellkörper (Perikaryon, Soma) + Fortsätze (Dendriten, Axon mit Synapsen) - Soma: relativ großer Kern, rund, schwach gefärbt, zentral, deutlicher Nucleolus. Charakteristisch: Nissl-Substanz (rER in der Nähe d. somanahen Abschnitte der Dendriten, basophil), Neurofibrillen (Intermediärfilamente) und Lipofuszingranula (lysosomale Restkörper) Viel gER, ausgeprägter Golgi-Apparat, viele Mitochondrien —> hohe Stoﬀwechselaktivität - Dendriten: Aﬀerenter Teil des Neurons, Nehmen Erregung auf, geben sie zu Perikaryon weiter. An ihren Spines enden oft Synapsen anderer Axone - Axon: Eines pro Neuron = eﬀerenter Teil. Verschiedene Abschnitte a) Axonhügel: frei von Nissl-Substanz, verdichteter Ursprung b) Initialsegement: hier besitzt das Axon keine Myelinscheide, Spezielle subplasmalemmale Verdichtungszone mit Na-Kanälen in hoher Dichte. erregungsschwelle der Membran ist hier sehr niedrig, Aktionspotentiale können leicht entstehen. c) Hauptverlaufsstrecke: Hier kommen Mikrotubuli (Neurotubuli), Neurofilamente (Intermediärflamente) und Aktinfilamente sowie Mitochondrien und Vesikel vor. Neurotubuli sind Grundlage des axonalen Transports, der durch Kinesin und Dynein bewerkstelligt wird. Dabei werden Transmitter und Zellorganellen in die Endigungen des Axons gebracht und aufgenommene Stoﬀe an ENdigungen zurücktransportiert. Vom Axon können auch rechtwinklig Kollateralen abgehen. Endaufzweigung: Im Endgebiet zweigen sich Äste auf (Telodendron) die am Ende erweiterte Endkolben besitzen = Teil der Synpase. Kinesin transportiert vom Zellkern weg (zum +-Ende des Mikrotubulus), Dynein zu ihm hin (—Ende). Klassifizierung von Neuronen Form wird wesentlich von der Anzahl der Fortsätze bestimmt. 35 a) Multipolare Nervenzellen b) Pseudounipolare Nervenzellen c) Bipolare Nervenzellen d) Unipolare Nervenzellen a) Multipolare NZ - Viele Dendriten, ein Axon - markhaltig oder marklos - Verschiedene Unterformen (Pyramidenzellen, Purkinje-Zellen, Sternzellen, Mitralzellen) b) Pseudounipolare NZ - Stammfortsatz, der sich nach kurzem Verlauf T-förmig abzweigt (ZNS, PNS) - Entwickeln sich aus bipolaren NZ - Findet sich in sensiblen Ganglien: Spinalganglion, Kopfganglion - Einer der beiden Fortsätze zieht in die Körperperipherie und leitet Reize in Richtung Ganglion. (Dieser Fortsatz wäre eigentlich der Dendrit, er gleicht jedoch einem Axon —> „dendritisches Axon“ Im Ganglion wird die Erregung direkt auf das eigentliche Ganglion übertragen, das der Weiterleitung ins ZNS dient, Erregungen durchlaufen nicht das Perikaryon. c) Bipolare NZ - Bsp. in Ganglia vestibulare et cochleare - 2 Fortsätze (ein Axon und eine Dendriten), die von den gegenüberliegenden Enden der spindelförmigen Perikarya abgehen d) Unipolare NZ: Kommen sehr selten vor, zB in Retina Charakterisitka Vorkommen Untertyp Multipolare NZ - sehr häufig Motoneurone, Pyramidenzellen, - viele Dendriten sympathische Neurone, Purkinje-Zellen, - 1 Axon Vorderhorn des Sternzelen, Mitralzellen, Rückenmarks, Endhirn/Kleinhirnrinde, Grenzstrangganglien Bulbus olfactorius Pseudounipolare NZ - Stammfortsatz, teilt sensible Neurone, sich T-förmig auf Spinalganglien und - zentraler Fortsatz denselben Hirnganglien (Axon) - peripherer Fortsatz (dendritisches Axon, aﬀerent) Bipolare NZ - 1 Axon, 1 Dendrit retinale Neurone, Ganglienzellen, Retina, Innenohr Unipolare NZ 1 Axon, keine Dendriten Riechzellen, Riechschleimhaut Klassifizierung nach funktionellen Aspekten - Projektionsneurone - weiterleitung in weit entfernte Areale, lange Axone (Golgi-Typ-1), zB. Purkinje/Pyramidenzellen - Interneurone - Projektion zu Neuronen in unmittelbarer Nachbarschaft, kurze Axone (Golgi- Typ-2), ZB Sternzellen 36 - Exzitatorische / Inhibitorische Neurone - je nach Art des Neurotranmitters > Erregung / Hemmung der nachgeschaltenden Zellen. Erregend: Acetylcholin, Glutamat Hemmend: GABA, Glycin Synapsen Übertragung von Erregung auf neurone oder Zielzellen a) Elektrische Synapsen b) Chemische Synapsen Elektrische Synapsen: sind Nexus / Gap Junctions (eher selten zB Netzhaut, Innenohr) Chemische Synapse: wesentlich häufigeres Vorkommen Am Ende des Axons: Verdickung (Bouton, Endkolben). Hier liegen Mitochondrien und synaptische Vesikel, die Neurotransmitter enthalten (werden in Perikaryon gebildet). Synaptischer Spalt Verdickte Membran, durch Anlagerung der Moleküle die an Erregungsübertragung beteiligt sind. Erreicht Aktionspotential den Bouton —> Öﬀnen der Ca-Kanäle, Ca strömt in die Zelle Anstieg der Ca-Konzentration ist Signal für die Vesikel, Neurotransmitter in synaptischen Spalt freizulassen. —> Diese binden an Rezeptoren der subsynaptischen Membran —> Veränderung des Membranpotentials —> Auslösen Aktionspotential der postsynaptschen Nervenzelle Nach Wirkung wird Transmitter entfernt (enzymatisch in Bruchstücke gespalten durch zB Acetylcholin durch die Acetylcholinesterase, v. Astrozytenfortsatz aufegnommen, gelnagt so wieder in Axonendstück) Einteilung nach beteiligten Zellarten: a) Interneurale Synapsen (zwischen Neuronen): -> Axo-dendritische, Axo-somatische, axo-axonale, Neuromuskuläre Synapsen, Neuroglanduläre (Axon-Drüse), Axosensorische (Neuron-Sinneszelle) Spezielle Synapsen: Motorische Endplatten der Motoneurone an den Muskelfasern Neuromuskuläre Synapsen befinden sich zwischen Axonende und Sarkolemm quergestreifter Skelettmuskulatur. Hier besitzt das Sarkolemm Einfaltungen die als subneuraler Faltenapparat bezeichnet werden. Dieser Faltenapparat dient der Oberflächenvergrößerung. Vesikel enthalten Acetylcholin. DAs Axon hat im Bereich der motorischen Endplatte seine Myelinscheide verloren. Arten v. Synapsen: Gray-I-Synapsen (asymmetrische, exzitatorisch), Gray-II-Synapsen (symmetrisch, inhibitorisch), Neuromuskuläre Synapsen An der Oberfläche der dendritischen Dornen sitzen viele Trasnmitterrezeptoren, da hier viele Axone anderer Neurone enden und eine axodendritische Synapse bilden. Der Dorn hat somit eine rezeptive Funktion und dient der Vergrößerung der rezeptiven Oberfläche eines Neurons. —> Synaptische Endigungen erkennt man im EM-Bild an den vielen Vesikeln im Zytoplasma —> Synaptische Bänder/Lamellen kommen in den Haarzellen der Gleichgewichtsorgane und in den Fotorezeptoren der Netzhaut vor. Gliazellen 37 Zahl der Gliazellen ist 10-Mal größer als die der Neurone. Ihre Aufgabe ist es, die Funktionen der Neurone störungsfrei aufrechtzuerhalten. Gliazellen sind teilungsfähig a) zentrale Gliazellen: ZNS - Astrozyten, Oligodendrozyten, Mikrogliazellen, Ependymzellen b) periphere Gliazellen: PNS - Schwann-zellen und Satelliten- (oder Mantel)Zellen Zentrale Glia: I. Astrozyten - Sternförmig, die größten Gliazellen - Es gibt Protoplasamtische Astrozyten (v.a. in grauer Substanz des ZNS) - Faserastrozyten lange, dünne Fortsätze, weniger Verzweigungen (Sie enthalten Bündel von Intermediärfilamenten, die aus sauren Gliafibrillenprotein (GFAP) bestehen - Glia stehen untereinander über Nexus in Verbindung - Können Kaliumionen aufnehmen - Können Neurotransmitter aufnehmen (GABA, Glutamat, Glycin) und verstoﬀwechseln - Erfüllen Entgiftungsfunktion - Neben Stützfunktion auch Elektrolytgleichgewicht (Kaliumionen) —> Bei verletzungen / Entzündungen können Astrozyten anschwellen (reaktive Astrozyten) und proliferieren —> können Parenchymdefekte bedecken (Glianarbe) —> Die Fasern der Glianarbe können über die immunhistochemische Färbung mit Antikörpern gegen GFAP (Gliafaserproteine) nachgewiesen werden Auch Hirntumore können auf diese Weise spezifiziert werden —> Spezialform Radialglia (bergmann-Glia im Cerebellum und Müller Glia in der Retina) wiichtig während Entwicklung II. Oligodendrozten Sie bilden im ZNS die Markscheiden. Besitzen schmalen, dunkel gefäbten Zytoplasmasaum und runden, dichten Zellkern. haben KEINE BASALLAMINA III. Mikrogliazellen Die kleinsten Gliazellen. Kommen in der grauen und weißen Substanz vor. Häufig in der Nähe von Gefäßen. Sie sind Makrophagen des ZNS (mesenchymalen Ursprungs) Es gibt ruhende und aktivierte Mikrogliazellen. > APCs > zytotoxische Substanz IV. Ependymzellen iso-bis hochprisamtische Ependymzellen kleiden Hirnventrikel und Zentralkanal des Rückenmarks aus. Bilden epithelähnlichen, einschichtigen Zellverband. Stehen über Desmosomen und Nexus in Kontakt Besitzen meist Kinozilien Periphere Glia: Schwann-Zellen bilden Myelinscheiden / Markscheiden des PNS. 38 Mantelzellen / Satellitenzellen liegen um die meisten Perikarya der Ganglien im PNS. Sie bilden dabei eine oder mehrere Zellschichten, umgeben Nervenzellkörper, findet man im Ganglion Lipofuszingranula: zeichen von Alterung, lysosomaler herkunft, dunkle Färbung NERVENFASERN PNS: Axon + Schwannzellen (Basallamina) 1 Axon ZNS: Axon + Oligodendrozyten (keine Basallamina) mehrere Axone Je nachdem, wie Umhüllung aussieht: markhaltig / nicht markhaltig Markhaltige Fasern im PNS Lamellenartige Myelinscheide (Mesaxon wickelt sich um das Axon. Nach Vorgang erkennt man ein äußeres Mesaxon, das mit der Axonoberfläche verbunden ist —> cahrakteristisches EM Bild) Ranvier’sche Schnürringe: Bereich zwischen 2 Schwannzellen —> saltatorische Erregungsleitung (Bereich zwischen 2 Schnürringen: Internodium) Je länger die Internodien, desto dicker Axon, desto dicker die Myelinscheide Myelininzisuren (Schmid-lantermann-Einkerbungen): schräg verlaufende Einkerbungen (Aufhellung des Myelins) Besonders viele Nexus sowei Zytoplasmareste der Nexus Akustikneurinom: Neurone sind postmitotische Zellen. Können keine Tumore bilden. ZNS- Tumore sind Gliome, die sich aus Gliazellen ableiten. (—> Astrozytome, Glioblastome etc.) EIn Akustikneurinom ist ein gutartiger Tumor (Schwannom) der aus den Schwann-Zellen des VIII. Hirnnervs entsteht. (Vestibularis Schwannom) Marklose Fasern des PNS Mehrere Axone liegen in einer Schwann-Zelle —> Es werden keine Lamellen ausgebildet (Also auch kein „MArk“) Mesaxone existieren zwar, wickeln sich allerdings nicht um Axon. Schnürringe fehlen, Schwannzellen liegen dicht beieinander. —> Die Erregungsleitung verläuft langsam und kontinuierlich (nicht saltatorisch) —> Typisch für das vegetative Nervensystem markhaltige Faser marklose Faser PNS Schwann-Zelle Schwann-Zelle 1 Axon pro SZ, Lamellenstruktur Mehrere Axone in einer SZ, ohne der Markscheide Lamellen-struktur ZNS Oligodendrozytenzelle Astrozyt mehrere Axone / OZ Fortsätze fassen mehrere Axone zu Bündeln zusammen Markhaltige Nervenfasern im ZNS - Markscheiden im ZNS: von Oligodendrozyten gebildet - ZNS: keine Umhüllung des Axons durch Zellkörper der Markscheidenbildner - Ein Oligodendrozyt bildet Internodien von mehreren Axonen - Keine Schmidt-Lantermann-Einkerbungen - Keine Basallamina um Nervenfaser 39 Fazit: 1. Faserastrozyten (ZNS) enthalten saures Gliafaserprotein (GFAP) 2. Fasern einer Glianarbe lassen sich immunhistochemisch mit Antikörpern gegen GFAP nachweisen 3. Radialglia: u.a. Bergmann Glia im Cerebellum 4. Astrozyten exprimieren Ionenkanäle 5. Astrozyten können Kaliumionen und Neurotransmitter aufnehmen 6. Mikrogliazellen sind die Makrophagen des ZNS 7. Mikrogliazellen sind mesenchymalen Ursprungs —> Akustikneurinom: entsteht aus Schwannzellen des VIII Hirnnervs —> Spinalganglien erkennt man an großen runden Zellkörpern, die von Mantelzellen umgeben sind. In Spinalganglien findet man auch pseudounipolare Neurone mit ihren Fasern. —> Vegetative Ganglien ereknnt man an den Satellitenzellen, die die multipolaren Neurone umgeben Der periphere Nerv DIe Nerven im PNS bestehen aus Nervenfaserbündel (Axone und ihre Markscheiden) und bindegewbigen Strukturen. Bei diesen bindegewebigen Hüllstrukturen unterscheidet man 3: 1. Endoneurium (einzelne Nervenfaser, lockere Bindegewebe) 2. Perineurium (bis hunderte NZellen werden dadurch zu Bündeln zusammengefasst) 3. Epineurium (Viele Bündel bilden Nerv, der von Epineurium umhüllt ist) Osmierung: führt zu Schwarzfärbung der Markscheiden Spinalganglion Kennzeichen: große, runde Nervenzellen. Zytoplasma gleichmäßig gefüllt mit Nissl-Substanz, Lipofuszin, von Kapselgewebe umhüllt. Meistens von Kranz von Mantelzellen / Amphizyten umgeben (diese enthalten kleine dunkle Kerne) —> markhaltige Axone der pseudounipolaren Neurone —> A- Zellen (groß) und B-Zellen (kleiner, weniger myelinisiert) Das vegetative (autonome) Ganglion Die eﬀerente Leitungsbahn des vegetativen Nervensystems bestehen aus 2 hintereinandergeschalteten Neuronen. Das erste Neuron liegt im Rückenmark oder Hirnstamm (präganglionäres Neuron); sein Axon zieht zu den vegetativen Ganglien. Hier erfolgt die Umschaltung auf das zweite Neuron. Dieses postganglionäer Neuron schickt sein Axon zu den Erfolgsorganen. —> Es handelt sich um multipolare Neurone —> Perikarya sind kleiner als die Spinalganglien, sie werden von Satellitenzellen umhüllt REEGENERATION IM NEURON DES PNS Nach Durchtrennung eines Neurons —> Verlust zur Reizleitung. > Zerfall der Markscheide, Untergang des Axons = anterograde Degeneration / Wallersche Regenration. > Makrophagen entfernen Abfall (Schwannzellen und Bindegewebe bleibt erhalten) > retrograde Degenration Soma schwillt an, Nissl Substanz verschwindet > Regeneration: proximaler Axonstumpf: Aussprossungen, Schwannzellen bilden Bügner-Band (Inhalt 1 Axon, übrige Aussprossungen degenerieren), erreichen der Zielzelle und Synapsenbildung. > Markscheide bildet sich neu (prox. nach distal) 40 > Wachstumsfaktoren der Schwannzellen sowie Zytokine der Makrophagen spielen hierbei große Rolle Abb1: GOLDNER Färbung - multipolare Nervenzellen und vegetative Nervenzellen bilden den Plexus myentericus. - Auerbach Plexus - grünes Kollagen dazwischen Abb2: EM-Bild (Nervensystem) b) Axon c) Myelinscheide d) Zytoplasma einer Schwannzelle e) Mesaxon (inneres und äußeres) f) Neurotubuli (erkennt man nur in EM, parallel zu Zellausläufer g) Neurofilamente (Zytoskelett) h) Mitochondrium i) Kollagenfibrillen des Endoneuriums *Schwannzellen entstehen aus der Neuralleiste Abb 3: Multipolare Nervenzelle (motorische Vorderhornzelle) - größten Zellen des Rückenmarks, versorgt mehrere Muskelfasern, die eine motorische Einheit bilden. - tropfenförmig, Nucleoulus auﬀällig 41 Abb. 4: Peripherer Nerv, EM-Bild Querschnitt a) nicht myelinisertes Axon b) myelinisiertes Axon c) Myelinscheide d) Zytoplasma einer Schwann-Zelle e) Kern einer Schwann-Zelle i) Kollagenfibrillen des Endoneuriums k) Perineurium FÄRBEMETHODEN AZAN: Azokarmin (Kernfärbung) und Anilinblau-Orange-G (Gegenfärbung), dient derDiﬀerenzierung extrazellulärem Bindegewebsfasern, Geweben und Zellorganellen. Kerne, Zytoplasma: rot Kollagenfasern blau Masson-Trichrom: färbt Kollagen blau, Kerne rot und Zytoplasma blassrosa bis schwach bläulich, Kerne werden braun-schwarz Eisenhämatoxylin: Kerne schwarz, graues Zytoplasma, Kollagenfasern und elastische FAsern H.E.: Kerne blau, Zytoplasma und Kollagen rot Goldner: braunschwarze Kerne, rotes Zytoplasma, grünes Kollagen, färbt Bindegewebe grün, Muskulatur bräunlich Elastika: elastische Fasern werden braun-rot, Rest blassrosa 42 ANHANG: ________________________________________________ Abb 1. Holokrine Talgdrüse (Masson Trichrom) Basal: basale mitotisch, aktive Zellen Mittig: Talg-produzierende Zellen in der Mitte: reifes Sekret (Talg) > kein sichtbares Lumen > Abgestorbene Zellen = Talg > Stetige Zunahmen der Lipidtropfen nach innen hin, zunehmend pyknotischer Kern (Schrumpfung und Verdichtung) Abb. 2: Holokrine Talgdrüse Haar Haarwurzelscheide Ausfluss des Talgs in Haartrichter Meistens auch je einen Aufrichtemuskel: M. arrector pili (Kontraktion: Auspressen von Talg) Abb 3: Uterus (Azan-Färbung) Zellen: Fibroblaste Rot: glatte Muskulatur Fibroblasten liegen in EZM d. BG vor Mit ihren Zellfortsätzen stabilisieren sie die Fasern des BG Fibrozyten sind ruhend, können sich aber bei Verletzungen umwandeln Uterus: spinozelluläres Gewebe: Dornenartige Fotsätze der Fibrozyten Mikrofibrillen werden von Fibrozyten und glatten Muskelzellen synthetisiert. SIe bilden als Teil elastischer Fasern ein nicht elastisches Gerüst. In dieses Gerüst wird das Elastin (Protein) der elastischen Fasern abgelagert. Abb. 4: Mesenterium, weißes Fettgewebe Fettvakuolen Kapsel eines Lymphknotens links 43 Bauchfell / Peritoneum rechts Fettvakuolen sind nicht von Membranen umgeben. ! —> Hier sieht man nicht die Fettzelle an sich, während Fixationsprozess herausgewaschen Abb. 5: Mamma-Anlage HE (Hämalaun-Eosin, Hämatoxylin-Eosin) Adipozyten Bindegewebe Drüsenanlage (rot) Abb. 6.: Hyaliner Knorpel: Trachea HE Oben und unten: Perichondrium - Stratum chondrogenicum (hell) - Stratum fibrosum (rosa) Mittig: isogene Gruppe (Chondron) im Territorium Abb. 7: Elastischer Knorpel (Ohrmuschel) Interterritorielle Matrix mit elastischen Fasern Isogene Gruppen (Chondronen) —> Chondrozyt in Kapsel in Hof in Territorium 44 Glandula parotis - Streifenstücke, Schaltstücke Thyroidea - Follikel Pankreas - zentroazinäre Zellen ekkrine Drüsen in der Leistenhaut Neuromuskuläre Endplatte (Acetylcholin) zur oberflächenvergrößerung pseudounipolar - Spinalganglion multipolare Vorderhornzelle (Motoneurone) im Rückenmark multipolare Neurone in peripheren Ganglien Plexus myentericus - Ösophagus-Wand In Spinalganglien gibt es keine Synapsen (da pseudounipolar) —> Nur in vegetativen PCNA, ki67: - PCNA Proliferating Cell Nuclear Antigen, Protein das bei DNA-Replikation benötigt wird, daher wird es während des Zellzyklus exprimiert - ki67 codiert ein Protein, das mit der Synthese ribosomaler RNA verbunden und für die Proliferation von Zellen notwendig ist 45

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