Zusammenfassung - Vorlesung: Bindegewebe - Nohroudi PDF

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Zusammenfassung - Vorlesung: Bindegewebe - Nohroudi...

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Bindegewebe Inhalt Einleitung.............................................................................................................................................1 Die spezifische Bindegewebszelle – der Fibroblast.............................................................................3 Kollagenfibrillen/-fasern..................................................................................................................4 geformte Extrazellularmatrix................................................................................................................4 Kollagenfasern.................................................................................................................................4 Retikuläre Fasern (Kollagen III)......................................................................................................6 Elastische Fasern aus Elastin und Fibrillinmantel...........................................................................7 Fasern der Extrazellulären Matrix...................................................................................................9 Ungeformte Extrazellulärematrix.......................................................................................................10 Glykosoaminoglykane (GAG).......................................................................................................10 Proteoglykane (PG)........................................................................................................................10 Adhäsionsproteine (Glykoproteine)...............................................................................................10 Beispiel für Zell-Matrix-Interaktion...................................................................................................11 Mesenchym.........................................................................................................................................12 Bindegewebsformen als funktionelle Anpassung des Mesenchyms..............................................12 embryonales Mesenchym..........................................................................................................13 gallertiges Bindegewebe...........................................................................................................13 spinozelluläres Bindegewebes..................................................................................................14 retikuläres Bindegewebe...........................................................................................................14 lockeres, kollagenes Bindegewebe............................................................................................15 Das Mononukleäre Phagozytensystem (MPS)..........................................................................16 straffes, geflechtartiges, kollagenes Bindegewebe....................................................................17 Straffes, parallelfaseriges, kollagenes Bindegewebe................................................................17 elastisches Bindegewebe...........................................................................................................17 Fettgewebe................................................................................................................................18 Weißes, univakuoläres Fettgewebe......................................................................................18 braunes, pluivakuoläres Fettgewebe.....................................................................................18

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Einleitung •

Binde- und Stützgewebe hängen miteinander zusammen

•

Stützgewebe ist eine spezielle Form des Bindegewebes (Fettgewebe auch)

•

Bindegewebe (Bgw.) ist plastisch und wandelbar

•

Bgw. Besitzt viele Funktionen und ist u.a. verantwortlich für ◦ Allergien ◦ Immunsystem ◦ Ausbreitung von Krankheiten

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Die spezifische Bindegewebszelle – der Fibroblast

•

Gleiche Zelle Fibroblast produziert geformte und ungeformte Extrazellulärmatrix

•

teilungsfähige Zelle

•

Zellkern lang und abgeplattet mit Chromatin

•

Bild Benninghoff

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Kollagenfibrillen/-fasern

•

Sekretion von Prokollagen und Enzymen in getrennten Vsikeln

•

Abspaltung von Prokollagen → Tropokollagen

•

Lysyloxidase schafft Voraussetzung für kovalente Quervernetzung

•

spontane Zusammenlagerung des Tropokollagens zu Fibrillen → self-assembly

geformte Extrazellularmatrix Kollagenfasern •

Faserdurchmesser 2 – 20µm ◦ sehr zugfest (praktisch keine Dehnung) ◦ in allen Binde- und Stützgeweben in Richtung der größten Zugspannung ausgerichtet

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•

Kollagenfasern bestehen immer aus mehreren Fibrillen

•

Dicke der Fibrillen abhängig vom Kollagen-Typ ◦ Kollagen I dick (20-mal dicker als III), II und III dünner ◦ Ø 15 – 130 nm ◦ Periodizität 64 – 67nm

•

Dicke der Kollagenfasern abhängig vom Kollagen-Typ u. Anzahl der Fibrillen

Retikuläre Fasern (Kollagen III) •

Faserdurchmesser < 1µm

•

zugfester als Typ I

•

netzbildend ◦ flächig in Lamina fibroreticularis der Basalmembran an Epithelien, Fettzellen, Muskelzellen ◦ räumlich im retikulären Bgw. •

Bestandteil Basalmembran

•

bilden häufig zartes Stützgewebe (Stroma) im Parenchym

•

begrenzt Dehnungsfähig

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Elastische Fasern aus Elastin und Fibrillinmantel •

Fibrillinmantel dient als Gussform für Elastin

•

verzweigen sich und sind immer von kollagenen Fasern als Überdehnungsschutz begleitet

•

besonders ausgeprägt in Lunge, herznahen Arterien, Haut, Ligg. Flava, elastischem Knorpel Elastische Fasern a) lockeres Bgw. (Querschnitt Adventitia einer Arterie) Kollagenfasern: grün; elastische Fasern: braunviolett b) Sehen Maus

(E) amorphes Elastin; (Mfi) Mikrofibrillen; (Kfi) Kollagenfibrillen; (SZ) Ausläufer Sehnezelle

•

Elastin um 2,5-faches seiner Länge dehnbar (Zugfestigkeit bei 2,5-facher Dehnung ≈ 0)

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Fasern der Extrazellulären Matrix •

Fibrilline Kollagene: Typ I, II, III, V, XI

•

netzbildende Kollagene: Typ IV (Basalmembran), VIII, X

•

Fibrillenassoziierte Kollagene (FACIT): Typ IX, XII, XIV

•

Perlenschnurartige Kollagene: Typ VI

•

Verankerungsfibrillen: Typ II

•

Kollagene mit Transmembrandomänen: Typ XIII, XVII

•

Proteoglykane: Typ XVIII (durch Protolyse zur Endostatin

•

Kollagene Fasern ◦ Typ I: dicke Fibrillen in Haut, Knochen, Sehnen, Bändern, Sklera, Kornea (hier dünn) ◦ Typ II: dünne Fibrillen in hyalinem Knorpel, Glaskörper, Tektorialmembran ◦ Typ III: dünne Fibrillen der retikulären Fasern (ubiquitär) ◦ Typ IV: Netze in der Lamina densa der Basallamina ◦ Typ X: Netze in Knorpelmatrix/Wachstumsplatte

•

Elastische Fasern aus Elastin und Fibrillin (weit verbreitet) ◦ elastische Lamellen bildend in herznahen Arterien ◦ elastische Netze bildend im elastischen Knorpel

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Ungeformte Extrazellulärematrix •

Funktion: Wasserspeicherung, Zusammenhalt a) schematische Darstellung der Struktur des Proteoglykans Aggrecan aus dem Knorpel, bestehend aus einem Kernprotein, an den verschiedene Glykosaminoglykanseitenketten gebunden sind (Chondroitinsulfat, Keratansulfat). Aggrecan kann mit Hilfe der Bindeproteine (Hyaluronectin) an Hyaluronsäure heften b) Modellvorstellung über Komplexbildung zwischen Proteoglykanen u. Kollagenfibrillen

Glykosoaminoglykane (GAG) •

Hyaluron (einziges, nicht sulfatiertes GAG) ◦ Kette aus bis zu 50.000 Disaccharid-Bausteinen ◦ bildet durch enorme Wasserbindung visköses Gel

•

sulfatierte GAG (sGAG) ◦ Chondroitinsulfat ◦ Heparansulfat ◦ Keratansulfat ◦ Dermatansulfat

Proteoglykane (PG) •

Proteinfaden (core protein) mit daran gebundenen, meist sGAG ◦ Aggrecan (Vorkommen: Knorpel; bindet an Hyaluronsäure und Kollagen-II-Fibrillen, hohe Wasserbindungskapazität) ◦ Syndecan ◦ Decorin

Adhäsionsproteine (Glykoproteine) •

Fibronektine

•

Laminine 8/17

Beispiel für Zell-Matrix-Interaktion •

Jedes Epithel sitzt auf Basalmembran

•

Basalmembran 3 Schichten Lamina rara Lamina densa Lamina fibrareticulare

≠

Basallamina 2 Schichten Lamina rara Lamina densa

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Mesenchym

•

Mesenchym: zellreich, wenig Extrazellulärmatrix

•

Osteoblast kann als einzige Zelle nicht Dedifferenzieren

•

Fibroblast weist hohe Plastizität auf

•

mesenchymale Stammzellen bleiben überall zurück wo sich Bgw. Befindet

Bindegewebsformen als funktionelle Anpassung des Mesenchyms •

Gallertiges Bindegewebes

•

spinozelluläres Bindegewebe

•

retikuläres Bindegewebes

•

lockeres, kollagenes Bindegewebe

•

straffes, geflechtartiges Bindegewebe

•

straffes, parallelfaseriges Bindegewebe

•

elastisches Bindegewebe

•

Fettgewebe

Bindegewebe mehr als Füllstoff! Aus embyonalem Mesenchym entwickelt sich alles Bestandteile immer Zelle, geformte und ungeformte EZM

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embryonales Mesenchym •

Vorkommen: Embryo

•

Funktion: „ursprünglichste Bindegewebe“ ◦ Vorstufe für Binde- und Stützgewebe ◦ Vorstufe für Muskel-, Endothel-, Mesothelzellen, Epithel der Nierenkanälchen, blutbildendes und lymphatisches System, Zellen den Zahnbeins Zellen

•

◦ Mesenchymzellen (pluripotent): über Zellkontakte dreidimensional vernetzt Extrazellulärmatrix (EZM)

•

◦ geformt: keine Fasern! ◦ Ungeformt: stark wasserhaltiger Interzellularraum (viel Hyaluron)

gallertiges Bindegewebe •

Vorkommen: Nabelschnur, Zahnpulpa

•

„Funktion: prallelastisch“, verhindert Abknicken der Nabelschnur → hält Gefäße offen

•

Zellen ◦ wenige, stark verzweigte Fibroblasten (ähneln noch sehr Mesenchymzellen)

•

Extrazellulärmatrix (EZM) ◦ „Wharton'sche Sulze“ (interzellularsubstanz) ◦ geformt: feine Kollagenfasern ◦ ungeformt: stark wasserhaltig ◦ Interzellularraum größer (viel Hyaluron!)

•

einschichtiges prismatisches Amnionepithel fungiert als Rahmen

•

Kollagenfasern schützen vor Rissen (Wasserentzug durch Hyaluran)

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spinozelluläres Bindegewebes •

Vorkommen: Ovar

•

Funktion: bildet Bett für Follikelreifung

•

Zellen ◦ Fischzugartig angeordnete, spindelförmige Fibrozyten, die zu endokrinen (Androgene) und Myofibroblasten differenzieren können

•

Extrazellulärmatrix (EZM) ◦ geformt: wenige Kollagenfasern ◦ ungeformt: kaum vorhanden

•

wandeln sich in Hormonprodukte/Muskelzellen → sehr plastisch

retikuläres Bindegewebe •

Vorkommen: sekundäre lymphatische Organe, Knochenmark

•

kann überall im lockeren, kollagenen Bgw. Neu gebildet werden!

•

Funktion: Entwicklung der Blutzellen und Untersützung der Immunreaktion durch Lymphozyten, bildet Bett für mobile Zellen des Immunsystems

•

Zellen ◦ Fibroblastische Retikulumzellen bilden über Zellkontakte dreidimensionales Röhrennetz

•

Extrazellulärmatrix (EZM) ◦ geformt: retikuläre Fasern (Kollagen III), die vollständig von Zellfortsätzen umhüllt sind ◦ ungeformt: kaum vorhanden, Interzellularräume mit Immunzellen gefüllt

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lockeres, kollagenes Bindegewebe •

Vorkommen: Organstroma, Lamina propria, Nerven-Gefäß-Straßen, Verschiebeschichten (z.B. Haut)

•

Funktion: „Das Bindegewebe“, Polsterung, Verschieblichkeit, Formgebung

•

Zellen ◦ Fibroblasten ◦ in variabler Zahl mobile Zellen

•

Extrazellulärmatrix (EZM) ◦ geformt: Kollagene Fasern (I und III), elastische Fasern ◦ ungeformt: viel Hyaluron, Decorin

•

variable Anzahl mobile Zellen ◦ Mastzellen (Histamin, Heparin, IgE) ▪ gefäßerweiternd ▪ gerinnungshemmend → Sofortreaktion des Immunsystems → Allergie

•

Umhüllung der Zellfortsätze dient Abschirmung vor Erythrozyten → verhindert Blutgerinnung im Knochenmark

•

variable Anzahl mobile Zellen: ◦ Mastzellen ◦ Makrophagen (PRR, Zytokine) ▪ Phagozytose vor Ort ▪ Erkennung von Pathogenen ▪ Aktivierung von Gefäßen ▪ Anlockung von Immunzellen ▪ Wanderung in Lymphknoten → Auslösen einer Immunantwort

•

zwischen Fasern und Ummantelung Transport (Lymphsystem)

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•

variable Anzahl mobile Zellen ◦ Mastzellen ◦ Makrophagen ◦ Plasmazellen (Immoglubine), produziern spezifische Antikörper ▪ Abkömmlinge von B-Lymphozyten ▪ Sezernierung von Antikörpern ▪ Immobilisierung/Markierung von Toxinen/Pathogenen → Effektorzellen der Immunabwehr

•

Sofortabwehr in kollagenem Bgw. v.a. Mastzellen ◦ Gefäßerweiterung = mehr Blut = mehr Abwehrzellen

Das Mononukleäre Phagozytensystem (MPS) •

Umfasst alle gewebetypischen ausdifferenzierten Monozyten/Makrophagen ◦ Kupffer-Zellen (Leber) ◦ Alveolarmakrophagen (Lunge) ◦ Peritonealmakrophagen (Omentum majus) ◦ Histiozyten (Haut) ◦ Mikroglia (ZNS) ◦ Typ A-Zellen [M-Zellen] (Gelenkkapsel) ◦ Makrophagen in lymphatischen Organen ◦ Chondro- und Osteoklasten (andere Faltweise, größere aus Monozyten modelliert)

•

Anaphylaktischer Schock: Überempfindlichkeitsreaktion des Immunsystems

•

Makrophagen

•

Aufnehmen Fremdstoff

•

Verdauuen

•

Zerlegen

•

sortieren → Unterscheidung von Viren

•

zeigen Endothelzellen an, wo sich Gefahr befindet → Auslösung der spezifischen Immunantwort

•

Epithelien: Berührungsstellen zwischen Körperinnerem mit Außenwelt

•

jede Zelle besitzt eigene Basalmembran → Stabilisation, Informationsübertragung

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straffes, geflechtartiges, kollagenes Bindegewebe •

Vorkommen: Organ- und Gelenkkapseln, Stratum retikulare der Dermis, Sklera, Kornea, Dura mater, Faszien

•

Funktion: Zugbeanspruchung in mehrere Richtungen

•

Zellen ◦ langgestreckte Fibrozyten mit flachen, langen Fortsätzen

•

Extrazellulärmatrix (EZM) ◦ geformt: dicke, kollagene Fasern in wechselnder Verlaufsrichtung, verwoben elastische Fasern ◦ ungeformt: wenig, Proteoglykane

Straffes, parallelfaseriges, kollagenes Bindegewebe •

Vorkommen: Sehnen, Aponeurosen, Bänder

•

Funktion: Zugbeanspruchung in einer Richtung

•

Zellen ◦ langgestreckte Fibrozyten, deren flügelförmige Fortsätze radiär zwischen Fasern ragen (Tendinozyten, Flügelzellen)

•

Extrazellulärmatrix (EZM) ◦ geformt: dicke, kollagene Fasern, die in einer Verlaufsrichtung angeordnet sind, elastische Fasern ◦ ungeformt: wenig, Proteoglykane

elastisches Bindegewebe •

Vorkommen: Ligg. Flava de Wirbelbögen, „elastische Sehnen“ an glatten Muskelzellen und mimischen Muskeln

•

Funktion: reversible Dehnbarkeit

•

Zellen ◦ langgestreckte Fibrozyten

•

Extrazellulärmatrix (EZM) ◦ geformt: dicke, verzweigte, elastische Fasern, die immer von kollagenen Fasern (Schutz vor Überdehnung) begleitet werden ◦ ungeformt: wenig, Proteoglykane

•

Mischung oft mit kollagenem Bindegewebe

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Fettgewebe Weißes, univakuoläres Fettgewebe •

Vorkommen: Speicherfett (Subkutis, Bauchfell), Baufett (Orbita, Fußsohle, Nierenlager, Handteller) im lockeren Bindegewebe

•

Funktion: Energiespeicher, Wärmeisolation, Polsterung

•

Zellen ◦ Adipozyten bis 100µm ◦ große „Fett-Vakuole“ [keine Membran, Vimentinfilamente] ◦ wenig Zytoplasma → Siegelringform ◦ Hormone: Leptin, Estrogene, Adiponectin, Resistin ◦ Faktoren: Angiotensinogen, TNF-ɑ, IL-6

•

„Extrazellulärmatrix (EZM)“ ◦ geformt: eigene Basalmembran! ◦ Viele Kapillaren!

•

Intertestinales Fettgewebe (stehender Bauch → erhöhte Karzinomgefahr)

•

Subcutanes Fettgewebe (hängender Bauch)

•

Baufett kann nicht neu aufgebaut werden

braunes, pluivakuoläres Fettgewebe •

Vorkommen: neugeborene, Säuglinge, adult: Nierenhilus, Mediastinum

•

Funktion: „Zentralheizung“ → zitterfreie Thermogenese

•

Zellen ◦ Adipozyten bis 30µm, mehrere kleine Fetttöpfchen ◦ viele Mitochondrien [Cytochrom → braun!] ◦ Atmungskette entkoppelt → Wärmeisolation

•

„Extrazellulärmatrix (EZM)“ ◦ geformt: eigene Basalmembran! ◦ Stark sympathisch innerviert ◦ mehr Kapillaren als weißes Fettgewebe!

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Elastische Fasern a) lockeres Bindegewebe b) Ultrastruktur, Sehne Maus Elastische Fasern Kollagenfasern (E) Elastin (Mfi) Mikrofibrillen (Kfi) Kollagenfibrillen (SZ) Ausläufer Sehnenzelle • • •

in der Wand aller Gefäße verzweigt mit dem Alter wird elastisches Bindegewebe durch kollagenes Bindegewebe ersetzt → Bluthochdruck a) Univakuoläres Fettgewebe b) Uni – und plurivakuoläre Fettzellen c) zwei univakuoläre Fettzellen (A) Arterie (N) Zellkern (Pfeile) Kapillaranschnitte

• • • • •

nur in Ohrmuschel, Penis, Scrotum kein Fett Univakuolär (weiß): ein einziger Tropfen im Zytoplasma Fettzelle bis zu 100µm groß randständige Zellkerne Abbau erfolgt durch Neurotransmitter

•

multi(pluri)vakuoläres Fettgewebe wird mit zunehmendem Alter ersetzt von Univakuolärem → braunes Fett beruht auf hohem Gehalt an Mitochondrien multivakuolär (braun): mehrere Fetttropfen im Zytoplasma Abbau braunen Fettes erfolgt durch Synapsen

• •

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