Histologia i fizjologia macierzy

Transkrypt

1 Histologia i fizjologia macierzy IAH AC Histologia i fizjologia macierzy IAH 2007 Organizm ma rozbudowany układ okołonerwowego przekazywania informacji. Składa się on z białkowych mikrotubul. To, co w minionych dekadach znano pod nazwą tkanki łącznej wydaje się być wielokierunkowym systemem komunikacyjnym pomiędzy wszystkimi tkankami organizmu, a nawet komórkami. W rzeczywistości dzięki żywej macierzy każda komórka wie co robi inna komórka. Żywa macierz nie jest układem nerwowym, przekazuje informacje nawet szybciej niż układ nerwowy. Szlaki energetyczne żywej macierzy są starsze niż układ nerwowy. Jednym ze szlaków przekaźnikowych jest kolagen żywej macierzy, jest on ciągłym przekaźnikiem dla każdego sygnału powstającego w dowolnym miejscu organizmu. Strukturą podporową żywej macierzy jest macierz zewnątrzkomórkowa. Macierz zewnątrzkomórkowa jest niezwykle ważna w medycynie biologicznej. Nie tylko pośredniczy w większości układów regulacyjnych żywej macierzy, lecz także obecność czy gromadzenie homotoksyn w tym miejscu może powodować wszelkie zaburzenia regulacji i schorzenia, nawet wewnątrzkomórkowe. Konieczny jest zatem krótki wykład na temat histologii i fizjologii macierzy zewnątrzkomórkowej, aby zrozumieć znaczenie i głęboki wpływ żywej macierzy na zdrowie i chorobę człowieka. 1

2 Cele 1. Histologia macierzy zewnątrzkomórkowej 2. Fizjologia macierzy zewnątrzkomórkowej 3. Macierz wewnątrzkomórkowa 4. Macierz jądrowa IAH Od kiedy w XIX w. francuski fizjolog Claude Bernard wysunął hipotezę istnienia tego specyficznego środowiska wewnętrznego, otworzył się nowy świat dla histologii i fizjologii. Dziś wiemy o istnieniu macierzy zewnątrzkomórkowej a w nowoczesnej medycynie komplementarnej istnieje nawet tendencja do nazywania jej żywą macierzą, innym wymiarem fizjologicznego zrozumienia organizmu człowieka. Żywa macierz składa się z trzech poziomów organizacji, które płynnie przechodzą w siebie wzajemnie. Pomiędzy poziomami macierzy zachodzą interakcje nie tylko poprzez wibracje, sygnały elektryczne i wymianę mediatorów lecz także bezpośrednio przez ich granice anatomiczne. Oznacza to, że wszelkie zaburzenia regulacji zachodzące poza komórką (w macierzy zewnątrzkomórkowej) mogą wpływać na środowisko wewnątrzkomórkowe lub nawet wewnątrzjądrowe i vice versa. Pomimo podziału na 3 poziomy, żywa macierz jest jednym, spójnym, interaktywnym systemem. Oprócz tej interesującej właściwości interaktywnej komunikacji pomiędzy różnymi poziomami żywej macierzy, histologia i fizjologia macierzy zewnątrzkomórkowej jest bardzo ważna dla każdego, kto chce zrozumieć teren działania leku antyhomotoksycznego. Zrozumienie budowy i działania macierzy oraz umiejętność zastosowania w niej leczenia regulacyjnego jest celem tego wykładu. 2

3 Dlaczego trzeba poznać macierz? Hydrofilne środowisko komórki Struktura naładowana elektrycznie Zdolność do regeneracji Złożony układ informacyjny Magazyn homotoksyn IAH Istniej pięć powodów, dla których, zajmując się medycyną antyhomotoksyczną, powinniśmy poznać macierz: 1. Dzięki obecności wysokiego stężenia proteoglikanów w macierzy, cała macierz staje się hydrofilna. Jak dokładniej przekonamy się później, to hydrofilne środowisko komórki ułatwia transport substancji, lecz także ułatwia odkładanie w macierzy toksyn rozpuszczalnych w wodzie. 2. Ładunek elektryczny proteoglikanów jest ujemny. Umożliwia to dodatnio naładowanym homotoksynom przyleganie do struktury macierzy zewnątrzkomórkowej i pozostawanie w niej. Ładunek elektryczny odgrywa także kluczową rolę w przepływie elektronów w macierzy. 3. Obecność fibroblastów w strukturze macierzy pozwala na naprawę jej uszkodzeń w ciągu kilku minut. Fibroblasty odgrywają podstawową rolę w ochronie żywych komórek poprzez ciągłe odtwarzanie otaczającej je trójwymiarowej struktury sieciowej. 4. Poprzez macierz zachodzi większość interaktywnej komunikacji pomiędzy układami autoregulacyjnymi. Obejmuje to złożone pętle sprzężeń zwrotnych z udziałem mediatorów, kontrolę ph, kontrolę potencjału elektrycznego itd. 5. Mimo że utrzymywanie homotoksyn z dala od komórki jest korzystną cechą macierzy, może to powodować problemy, jeśli przez dłuższy czas zalegająca w niej homotoksyna nie zostanie usunięta. W praktyce obserwujemy szereg patologii rozpoczynających się od depozycji homotoksyn w macierzy zewnątrzkomórkowej i wywierających niekorzystny wpływ na funkcjonowanie komórki. 3

4 1. Histologia macierzy zewnątrzkomórkowej IAH 2007 Najpierw przyjrzymy się bliżej histologii macierzy zewnątrzkomórkowej. Z czego składa się macierz? 4

5 Z podziękowaniem dla H. Heinego IAH Oprócz ameb i innych organizmów jednokomórkowych bezpośrednio kontaktujących się ze środowiskiem zewnętrznym, wszystkie organizmy wielokomórkowe mają strefę chroniącą komórki znajdującą się między nimi a środowiskiem zewnętrznym, niezależnie od lokalizacji i funkcji komórek. Ta strefa chroniąca komórki nazywa się przestrzenią zewnątrzkomórkową. Żadna substancja nie może dostać się bezpośrednio ze środowiska zewnętrznego do komórki. Żywa komórka stanowi część struktury narządu i jest usadowiona na błonie podstawnej albo funkcjonuje z dala od innych komórek struktury, jednak zawsze jest otoczona przez macierz. Ta macierz jest trójwymiarowym, drobnym filtrem biofizycznym kontrolującym przekazywanie składników odżywczych i produktów odpadowych, mediatorów i wszelkich innych substancji ze środowiska do komórki. Żadna substancja nie może dostać się bezpośrednio z krwi do komórki i vice versa. Nawet uwalnianie neurotransmiterów z neuronów musi zachodzić poprzez macierz zewnątrzkomórkową. Większość interakcji pomiędzy różnymi układami organizmu zachodzi poprzez macierz zewnątrzkomórkową, dlatego na rysunku pokazano strzałki pomiędzy różnymi układami. 5

6 Podstawowe znaczenie fibroblastu Synteza struktury PG i GAG przez aparat Golgiego Reakcja na uszkodzenie macierzy zewnątrzkomórkowej i jej naprawa Jakość filtra biofizycznego PG i GAG macierzy zewnątrzkomórkowej zależy od dokładności działania fibroblastu Jakość życia komórki narządu zależy od dokładności działania fibroblastu. Oznacza to, że skuteczny fibroblast naprawia uszkodzenia struktury macierzy zewnątrzkomórkowej i w ten sposób chroni komórkę przed bezpośrednim kontaktem z toksynami znajdującymi się we krwi. IAH Fibroblasty mają podstawowe znaczenie dla macierzy zewnątrzkomórkowej. Gęsta, trójwymiarowa sieć rozciągająca się pomiędzy komórką narządu a naczyniami włosowatymi i chłonnymi zbudowana jest z proteoglikanów i glikozaminoglikanów. Obie te substancje są wydzielane przez aparat Golgiego fibroblastu. Jeśli uszkodzeniu ulegnie podstawowa struktura macierzy, np. na skutek zranienia czy zakażenia, fibroblasty odtworzą ją. Ponieważ podstawową funkcją fizjologiczną macierzy zewnątrzkomórkowej jest filtracja wszelkich substancji przenoszonych z naczyń włosowatych do komórki i vice versa, jakość jej struktury gwarantuje prawidłowe funkcjonowanie komórki narządu. Znaczna dysfunkcja fibroblastów skutkuje nieprawidłową strukturą macierzy i wyższym ryzykiem intoksykacji komórki, co prowadzi do rozwoju przewlekłych chorób degeneracyjnych. Zdrowe i prawidłowo funkcjonujące fibroblasty mogą wytwarzać glikozaminoglikany w ciągu minut tak, aby umożliwić szybką naprawę uszkodzeń i ochronić komórki. 6

7 Miejscowe komórki układu podstawowego Odpowiadają za nieswoiste mechanizmy obronne Mogą przybierać różne formy czynnościowe IAH Oprócz komórek podporowych opisanych na poprzednich slajdach, w układzie podstawowym obecne są inne komórki stanowiące jego część. Na szczególną uwagę zasługują makrofagi i komórki tuczne. Zapewniają one miejscową, nieswoistą obronę przed obiektami obcymi różnego pochodzenia, a w razie konieczności aktywują cały układ odpornościowy rozpoczynając proces zapalny mający oczyścić macierz. W ten sposób są one głównymi i najszybszymi czyścicielami macierzy zewnątrzkomórkowej. 7

8 Fibroblast a stan psychiczny Bodźce psychiczne mogą wpływać na odpowiedź fibroblastów Razem z układem wewnątrzwydzielniczym, tworzą one macierz adaptującą się do stanu neuroendokrynnego Regulacja psycho-neuro-endokrynna IAH Psycho-neuro-endokrynoimmunologia bada interakcje pomiędzy emocjami, bodźcami nerwowymi i transmiterami, wydzielaniem hormonów i układem odpornościowym. Wiele badań wykazało immunosupresyjne działanie przedłużonego stresu i depresji. Na przykład fibroblasty mniej efektywnie uczestniczą w gojeniu ran pod wpływem stresu psychicznego. Ponieważ emocje (w mniejszym stopniu myśli) znacząco wpływają na procesy odpornościowe niektórzy autorzy mówią o emocjo-neuro-endokrynoimmunologii a nie o psycho-neuro- -endokrynoimmunologii. Wykazano także, że stres psychiczny zwiększa podatność na infekcje wirusowe. U uczestników badania narażonych na stres stwierdzono częstość zakażeń wynoszącą od 74% do 90%, a częstość występowania jawnych klinicznie infekcji górnych dróg oddechowych wzrosła z 27% do 47%. Wcześniejsze badania wykazały, ze studenci medycyny są narażeni na podwyższone ryzyko mononukleozy podczas sesji egzaminacyjnej (McEwen & Stellar, 1993). 8

9 Macierz zewnątrzkomórkowa Charakterystyka fizyczna tkanki Struktura podporowa dla komórek Przyleganie komórek do macierzy a nie do innych komórek IAH Macierz zewnątrzkomórkowa ma kilka swoistych cech. Stanowi ona podporę dla komórek. W rzeczywistości komórki bardziej przylegają do macierzy niż do sąsiadujących komórek. Pomiędzy grubymi włóknami kolagenu i elastyny rozciąga się drobna struktura substancji podstawowej zbudowanej z proteoglikanów i glikozaminoglikanów. Te dwie ostatnie grupy związków tworzą filtr biofizyczny i odpowiadają za hydrofilny charakter macierzy, ponieważ potrafią one wiązać i utrzymywać wodę. 9

10 Macierz zewnątrzkomórkowa Białka strukturalne Białka fibrylarne Proteoglikany IAH Macierz składa się z (od struktur największych do najmniejszych): białek strukturalnych, białek fibrylarnych i proteoglikanów. 10

11 Białka strukturalne Odporność tkanki łącznej Kolagen Elastyna IAH Białka strukturalne odpowiadają za oporność tkanki łącznej. Czynią one jej strukturę wytrzymałą, a jednocześnie elastyczną. Główną cechą kolagenu jest jego wytrzymałość, a główną cechą elastyny jest jej elastyczność. Włókna kolagenu są grubsze od włókien elastyny. Kolagen i elastyna tworzą podstawową strukturę macierzy zewnątrzkomórkowej. Istnieje co najmniej 16 rodzajów kolagenu. Uszkodzenie struktury kolagenu spowodowane urazem lub inną przyczyną może sprawić, że mechanizmy naprawcze wyzwolą proces zapalny. 11

12 Proteoglikany Białko nośnikowe z poprzecznymi odcinkami proteoglikanów przyłączonych do cząsteczki kwasu hialuronowego Ze względu na obecność glikozaminoglikanów jest niezwykle hydrofilne IAH Cząsteczka proteoglikanu jest strukturą przypominającą drzewo zbudowane z cząsteczki kwasu hialuronowego, z którą połączone są cząsteczki białka nośnikowego łączące ją z rdzeniem białkowym. Najmniejszymi jednostkami łączącymi proteoglikany (PG) są mukopolisacharydy, długie polimery zbudowane z powtarzających się cząsteczek disacharydów zwanych glikozaminoglikanami (GAG). Jedną z jednostek cukrowych disacharydu jest kwas uronowy, drugą jest aminosacharyd. Co najmniej jedna jednostka cukrowa ma jeden lub dwa mostki siarczkowe łączące ją z resztą struktury. GAG stanowiące część PG są hydrofilne. Ponieważ drobna struktura macierzy zewnątrzkomórkowej jest zbudowana głównie z PG i GAG, macierz łatwo zatrzymuje wodę. Jednym z najlepiej poznanych GAG jest siarczan chondroityny. Jest on zbudowany z łańcucha cząsteczek siarczanu glukozaminy. Proteoglikany znajdują się nie tylko w macierzy zewnątrzkomórkowej, lecz także są przyłączone do błon komórkowych. W ten sposób pełnią także funkcje wiążącą. Głównym proetoglikanem tkanki chrzęstnej jest agrekan. Stężenie siarczanu chondroityny i siarczanu keratanu (oba należą do GAG) w agrekanie prawidłowej chrząstki jest dość wysokie. Siarczan keratanu znajduje się głównie przy podstawie cząsteczki agrekanu, blisko wiązania z cząsteczką kwasu hialuronowego. Siarczan chondroityny znajduje się w środkowej i dystalnej części struktury agrekanu. Syndekan jest typowym przykładem proteoglikanu związanego z powierzchnią komórki. GAG syndekanu są łańcuchami siarczanu heparanu. Syndekan wiąże zewnątrzkomórkowy kolagen i fibronektynę ze szkieletem wewnątrzkomórkowym. 12

13 Glikozaminoglikany Synonim: mukopolisacharydy Nierozgałęzione łańcuchy polisacharydów zbudowane z od 70 do 200 powtarzających się disacharydów IAH Jak już wspomniano glikozaminoglikany są podstawowymi elementami budującymi macierz zewnątrzkomórkową. Są one głównym składnikiem proteoglikanów. Dawniej nazywano je mukopolisacharydami. Są one nierozgałęzionymi łańcuchami składającymi się z powtarzających się jednostek disacharydów. Mogą być bardzo długie (do 200 powtarzających się sacharydów). Hydrofilność macierzy zewnątrzkomórkowej zależy od obecności GAG w jej strukturze. 13

14 Glikozaminoglikany Uwodniony żel dużych cząsteczek polisacharydów Kurczenie się cząsteczek proteoglikanów pod wpływem silnego ładunku ujemnego, hydrofilność i struktura przestrzenna Dyfuzja substancji przez macierz zewnątrzkomórkową IAH Drobna struktura GAG przy rozgałęzieniach GAG tworzy gęstą trójwymiarową sieć pełniąca funkcję filtra biofizycznego. Wygląda on jak uwodniony żel, przez który wszelkie substancje są transportowane z naczyń włosowatych do komórki i vice versa. Ponieważ odległości od dwóch rdzeni białkowych do białka nośnikowego w strukturze PG wynosi jedynie od 15 do 20 nm, duże obiekty mogą łatwo uwięznąć w macierzy zewnątrzkomórkowej. Według F. Pergera, potencjał elektryczny macierzy wewnątrzkomórkowej wynosi około 240 mikrowoltów. Jest on wyższy w kwaśnej fazie zapalenia i niższy w fazie zasadowej. Silny ładunek ujemny macierzy zewnątrzkomórkowej powoduje jej kurczenie się czy też zwijanie, w związku z czym zmiany ładunku elektrycznego wpływają na właściwości hydrofilne macierzy. Dyfuzja substancji przez macierz zewnątrzkomórkową jest możliwa jedynie dzięki jej właściwościom hydrofilnym. 14

15 Struktura sieciowa H. Heine IAH Ten rysunek przedstawia strukturę sieciową różnych proteoglikanów połączonych z jedną cząsteczką kwasu hialuronowego. W trzech wymiarach taka struktura pełni funkcję gęstego filtra działającego na poziomie molekularnym. 15

16 Biosynteza glikozaminoglikanów(gag) Synteza PG/GAG trwa jedynie 1 do 2 minut - Lozzo 1985, Heine 1997 Przeciętny czas życia cząsteczki PG/GAG wynosi od 2 do 120 dni IAH Synteza glikozaminoglikanów i proteoglikanów jest zadziwiająco szybka. Fibroblasty mogą tworzyć te struktury w ciągu minut. Mimo że substancje te są tworzone przypadkowo i struktura nowych cząsteczek jest unikalna, struktura gęstej sieci i hydrofilność są zawsze utrzymane. Ponieważ w przebiegu zapalenia macierz może zostać poważnie uszkodzona, bardzo ważna jest możliwość szybkiego odtworzenia jej struktury i właściwości filtracyjnych. W warunkach prawidłowych cząsteczki proteoglikanów i glikozaminoglikanów są wymieniane po najwyżej 4 miesiącach. Ich przeciętny okres życia wynosi od 2 do 120 dni. Jest to jedna z przyczyn, dla których oczyszczanie i detoksykacja nie mogą trwać kilka dni lecz kilka miesięcy. 16

17 H. Heine IAH To jest preparat histologiczny macierzy zewnątrzkomórkowej widziany w znacznym powiększeniu. W środku zdjęcia widoczne są komórki narządu na błonie podstawnej otoczone z prawej strony przez sieć proteoglikanów i glikozaminoglikanów. Poniżej litery E widoczna jest ogólna struktura włókien kolagenu, a po lewej stronie od nich sieciowa struktura PG i GAG. Na mniejszym zdjęciu znajduje się jeszcze większe powiększenie gęstej sieci PG i GAG. Każda substancja przechodząca z naczynia włosowatego do komórki musi przejść przez swego rodzaju strefę transportową, gdzie ulega filtracji przez biofizyczny filtr macierzy zewnątrzkomórkowej. Ta struktura znajduje się w każdym narządzie organizmu człowieka. 17

18 Błona podstawna Powierzchnia specjalna Funkcje: Przyleganie komórek Regulacja wzrostu komórek Filtr dyfuzyjny IAH Błona podstawna jest powierzchnią specjalną macierzy zewnątrzkomórkowej. Jedna z postaci macierzy zewnątrzkomórkowej ma postać cienkich blaszek podstawnych lub błon podstawnych, na których spoczywają warstwy komórek nabłonkowych. Blaszka podstawna otacza także komórki mięśniowe, tłuszczowe i nerwy obwodowe. Niemniej jednak macierz zewnątrzkomórkowa jest najobfitsza w tkance łącznej poniżej warstw komórek nabłonkowych. Tkanka ta składa się głównie z macierzy zewnątrzkomórkowej, w której z rzadka rozrzucone są fibroblasty. Inne rodzaje tkanki łącznej takie, jak kość, ścięgna i chrząstki także składają się z macierzy zewnątrzkomórkowej, która odpowiada za ich strukturę i funkcje. Błona podstawna jest warstwą macierzy zewnątrzkomórkowej na której znajduje się nabłonek. Ta warstwa ma około nm grubości i składa się z blaszki jasnej i blaszki gęstej. Blaszka jasna przylega do komórek nabłonkowych i jest zbudowana z lamininy (proteoglikanu) i kolagenu (typu IV). Blaszka gęsta składa się z kolagenu (typu VII). Błona podstawna spełnia trzy główne funkcje: 1. Przyleganie komórek. Komórki narządów są związane z błoną podstawną, która utrzymuje je na miejscu (oraz wiąże je z macierzą zewnątrzkomórkową). 2. Regulacja wzrostu komórek. 3. Filtr dyfuzyjny. Nie wszystkie substancje mogą przedostać się przez błonę podstawną, ponieważ jej struktura czyni ją selektywnym filtrem. 18

19 Płyn międzykomórkowy (śródmiąższowy): Niezbędne medium umożliwiające utrzymanie homeostazy pomiędzy wnętrzem a zewnętrzem komórki IAH Płyn śródmiąższowy składa się z nośnika wodnego zawierającego głównie kwasy tłuszczowe, aminokwasy, cukry, koenzymy, substancje przekaźnikowe takie, jak hormony, neurotransmitery i inne substancje takie, jak sole, minerały, produkty resztkowe metabolizmu komórek itd. Płyn śródmiąższowy można porównać do wody w akwarium ze złotą rybką. Jakość życia komórki zależy od jakości płynu, w którym jest zanurzona tak, jak jakość życia złotej rybki zależy od jakości wody w jej akwarium. W wodzie tej powinna być nie tylko wystarczająca do przeżycia ilość składników odżywczych, lecz konieczne jest także usuwanie produktów resztkowych. Płyn śródmiąższowy zapewnia komórce odżywianie i substancje budulcowe, odbiera produkty resztkowe i umożliwia komunikację z innymi komórkami (przenoszenie impulsów elektrycznych, cytokin itd.). 19

20 Komórki narządów Żywe jednostki wchodzące w interakcje z otoczeniem Samodzielne Zależne od ich środowiska (macierzy zewnątrzkomórkowej) IAH Komórki są samodzielne, jeśli żyją w czystej macierzy zewnątrzkomórkowej. Aby przeżyć i funkcjonować, komórki muszą pobierać substancje odżywcze, przez co są w pełni zależne od tego, co uzyskają z macierzy zewnątrzkomórkowej, ponieważ żadna komórka nie pobiera składników odżywczych prosto z naczynia włosowatego. Komórki przekształcają składniki odżywcze na energię potrzebną do funkcjonowania. Swoistość komórek (każda komórka ma zakodowany zestaw instrukcji) pozwala jej wypełniać w organizmie określone zadania dla korzyści całego organizmu. W razie potrzeby większość komórek może się rozmnażać. 20

21 Tlen Składniki odżywcze Procesy odżywiania i detoksykacji odbywają się za pośrednictwem macierzy CO 2 Produkty resztkowe IAH Macierz zewnątrzkomórkowa zapewnia dwukierunkowy transport składników odżywczych do komórki i produktów resztkowych do układu żylnego i chłonnego. Gromadzenie dużej ilości homotoksyn w macierzy zewnątrzkomórkowej może zaburzyć płynność transportu składników odżywczych i produktów resztkowych powodując uduszenie komórki. 21

22 Podsumowanie: histologia macierzy zewnątrzkomórkowej Macierz zewnątrzkomórkowa jest trójwymiarowa siecią Macierz zawiera proteoglikany i glikozaminoglikany, kolagen, elastynę i inne włókna podstawowe, naczynia włosowate, naczynia chłonne, zakończenia nerwowe, komórki obronne i błony podstawne Macierz jest obecna w całym organizmie i jest główną drogą wikariacji IAH Podsumowanie: Macierz zewnątrzkomórkowa ma trójwymiarową strukturę sieciową otaczając zewsząd komórki narządów. Jej struktura pozwala jej odgrywać rolę filtra biofizycznego. Głównymi składnikami macierzy zewnątrzkomórkowej są: kolagen, elastyna, proteoglikany i glikozaminoglikany. Macierz jest miejscem, gdzie kończą się tętnicze naczynia włosowate, a zaczynają się żylne naczynia włosowate. Także chłonka tworzy się w macierzy zewnątrzkomórkowej i jest transportowana przez układ chłonny do żył. Nerwy zaczynają się i kończą w macierzy zewnątrzkomórkowej, przesyłając do niej sygnały sterujące lub zbierając informacje. Wśród tych wszystkich substancji i struktur, obecne są komórki układu odpornościowego takie, jak makrofagi i komórki tuczne, chroniące i oczyszczające organizm. Ponieważ homotoksyny mogą przemieszczać się przez macierz zewnątrzkomórkową w różne miejsca, macierz jest główną drogą ewolucji zdrowia lub choroby. 22

23 2. Fizjologa macierzy zewnątrzkomórkowej IAH 2007 Aby zrozumieć znaczenie macierzy zewnątrzkomórkowej w każdej terapii biologicznej, musimy zapoznać się nie tylko z jej histologią lecz także z jej fizjologią. Odkrycie istnienia macierzy zewnątrzkomórkowej ma długą historię, dlatego interesujące może być zapoznanie się z niektórymi naukowcami, którzy przyczynili się do odkrycia głównego składnika środowiska wewnętrznego pacjenta. 23

24 Rys historyczny Carl Rokitansky Claude Bernard Rudolf Virchow Alfred Pischinger Hartmut Heine James Oschman IAH Sześciu naukowców przyczyniło się do zrozumienia żywej macierzy w medycynie biologicznej: Czech Rokitansky, Francuz Bernard, Polak Virchow, Austriak Pischinger, Niemiec Heine i Amerykanin Oschman. Wszyscy oni przyczynili się do odkrycia macierzy zewnątrzkomórkowej i zrozumienia współczesnej koncepcji żywej macierzy. 24

25 Carl Rokitansky Bez praktyki lekarskiej: autopsji, badania gołym okiem Ojciec obiektywnej patologii eksperymentalnej Uważał, że elementy komórki i choroby rozwijają się z płynów ustrojowych IAH 2007 Carl Rokitansky był czeskim badaczem. Mimo że miał dyplom lekarza, nie praktykował medycyny. Mimo to brał czynny udział w rozwoju medycyny swoich czasów, już jako młody profesor uniwersytecki dostrzegał znaczenie anatomii patologicznej dla nauk medycznych. Dzięki Rokitansky emu medycyna przeszła od dawnej medycyny filozoficznej do nowoczesnej medycyny naukowej. Prof. Rokitansky wykonał ponad autopsji. Jego dziedziną badań była patologia makroskopowa. Był on prawdziwym ojcem obiektywnej patologii eksperymentalnej. Rokitansky uważał, że elementy komórek i choroby rozwijają się z płynów ustrojowych (patologia humoralna).

26 Carl Rokitansky Humoralne: krew jest przyczyną choroby i zmian organicznych Niedobór i zastój Wyniki swoich najważniejszych badań histologicznych opublikował w 1854 r. w artykule O rozwoju tkanek łącznych Über das Auswachsen der Binde-Gewebssubstanzen IAH 2007 Przyczyny choroby należy szukać w składzie krwi, która jest obecna w całym organizmie. Zmiany składu krwi są główną przyczyną chorób i zmian organicznych. Rokitansky podzielił schorzenia na powodowane przez niedobór lub zastój (depozycja, kumulacja). Wiele nazw anatomicznych i patologicznych nosi imię Rokitansky ego: Uchyłek Rokitansky ego Triada Rokitansky ego Wrzód Cushinga-Rokitansky ego Zatoki Rokitansky ego-aschoffa (pęcherzyk żółciowy) Zespół Rokitansky ego-maude a-abbotta itd. Artykuł Rokitansky ego z 1854 r. o wzroście tkanki łącznej ma szczególne znaczenie dla podstawowej wiedzy o tym, co później w nowszych wiodących podręcznikach histologii będzie nazywane macierzą zewnątrzkomórkową.

27 Claude Bernard Ojciec francuskiej fizjologii eksperymentalnej Stworzył pojęcie Le milieu intérieur (środowiska wewnętrznego) Komórka jest pod wpływem jej bezpośredniego otoczenia IAH 2007 Francuski fizjolog Claude Bernard był twórca pojęcia środowiska wewnętrznego. Pojęcia odnoszącego się do bezpośredniego otoczenia komórki, zanurzonej w odżywiającym ją i odbierającym od niej toksyczne produkty resztkowe płynie śródmiąższowym. Prawidłowy stan środowiska pozakomórkowego ma podstawowe znaczenie dla zdrowia, a jego zanieczyszczenie powoduje choroby. Claude Bernard, który w 1855 r. został profesorem zwyczajnym, miał na celu opracowanie metodologii naukowej. Nie wierzył w bezpodstawne stwierdzenia, wierzył jedynie w to, co mógł udowodnić doświadczalnie. Jego pierwszym odkryciem medycznym był udział trzustki w procesie trawienia. Chociaż najczęściej pamięta się o odkryciu przez niego glikogennej czynności wątroby, odkrył on także układ nerwów naczynioruchowych. W medycynie biologicznej bardzo znane jest wprowadzone przez niego pojęcie środowiska wewnętrznego (fr. milieu interieur). Oznacza ono, że mimo zmian w środowisku zewnętrznym, ale w prawidłowo funkcjonującym organizmie panuje homeostaza sprawiająca, że stan organizmu pozostaje bez zmian, nie dochodzi do intoksykacji. Kiedy homeostaza zawodzi, dochodzi do zaburzenia równowagi wewnętrznej i pojawiają się choroby. Tak jak dr H. H. Reckeweg sto lat później, Bernard bardzo interesował się fizjologicznymi działaniami trucizn na organizm człowieka. Eksperymentował z kurarą i tlenkiem węgla. Ponieważ podstawą jego metodyki badawczej były eksperymenty, chętnie wykonywał wiwisekcje. Znaczenie dokonań Claude a Bernarda dla nauk medycznych odzwierciedla nagroda, którą otrzymał od Francuskiej Akademii Nauk i publiczny pogrzeb (do tamtej chwili żaden obywatel Francji nie był w ten sposób uhonorowany).

28 Rudolf Virchow Patologia komórkowa Komórka jest najmniejszążywą jednostką organizmu Choroby są wynikiem zaburzeń funkcjonowania komórek Choroby bezpośrednio wiążą się z komórkami IAH 2007 Rudolf Virchow studiował medycynę w Berlinie. W roku 1847, 4 lata po ukończeniu studiów został profesorem. Rudolf Virchow jest bardzo znany, dzięki opracowanemu przez niego prawu: każda komórka pochodzi od innej komórki (omnis cellula e cellula, 1855). Prof. Virchow stworzył dziedzinę medycyny zwaną patologią komórkową. Oprócz zainteresowania komórką jako podstawową jednostką organizmu człowieka, Virchow żywo interesował się antropologią i stworzył Towarzystwo Antropologii, Etnologii i Prehistorii. Według Virchowa nie wszystkie komórki organizmu człowieka mogły powodować choroby, ale każda choroba była bezpośrednią konsekwencją zaburzeń funkcjonowania komórek. Według Virchowa choroby bezpośrednio wiążą się z komórkami.

29 Alfred Pischinger Układ regulacji podstawowej Substancja podstawowa Cały organizm funkcjonuje dzięki temu układowi regulacyjnemu Pierwsza publikacja w Niemczech dopiero w 1975 roku (po ponad 20 latach badań) IAH Prof. Alfred Pischinger był kierownikiem Instytutu Anatomii Uniwersytetu w Wiedniu. Stworzył on pojęcie substancji podstawowej macierzy zewnątrzkomórkowej i opisał ją jako bezpostaciową substancję przypominającą żel wypełniającą środowisko zewnątrzkomórkowe. Później całą strukturę otaczającą komórkę nazwano układem regulacji podstawowej. Pischinger opisał budowę anatomiczną tego układu wymiany. Pischinger jest z pewnością geniuszem niedocenianym przez medycynę konwencjonalną. Mimo że wiele jego odkryć przyjęto w medycynie konwencjonalnej, jego nazwisko jest rzadko wymieniane w bibliografiach naukowych. W nauczaniu medycyny komplementarnej jego prace są podstawą. Jego książka Macierz i jej regulacja jest podstawowym dziełem literatury na temat macierzy zewnątrzkomórkowej. 29

30 Układ podstawowy czyli macierz zewnątrzkomórkowa Alfred Pischinger Układ homeostazy, podstawowy układ regulacji biologicznej, układ wegetatywny Całe pojęcie przestrzeni zewnątrznaczyniowej i zewnątrzkomórkowej z macierzą zewnątrzkomórkową i komórkami podporowymi, wolnymi zakończeniami nerwowymi, naczyniami włosowatymi i komórkami układu odpornościowego. IAH Określenie układ podstawowy zostało po raz pierwszy użyte przez prof. A. Pischingera. Jest to układ homeostazy. Homeostazę należy określić jako zdolność organizmu do regulacji swojego środowiska wewnętrznego. Subtelnych regulacji i zmian równowagi homeostazy dokonuje się poprzez liczne interakcje pomiędzy różnymi układami regulacyjnymi. Z homeostazy wywodzi się pojęcie podstawowego układu regulacji biologicznej (pojęcie bardziej odnoszące się do czynności niż struktury macierzy zewnątrzkomórkowej czyli układu podstawowego). Składniki macierzy zewnątrzkomórkowej opisano w kolejnych slajdach tego wykładu. 30

31 Układ podstawowy czyli macierz zewnątrzkomórkowa: niektóre cechy 20 % masy ciała Ustalony potencjał elektryczny: 240 µv Samoczynna regeneracja dziśki czynności fibroblastów Miejsce działania większości procesów regulacyjnych organizmu Pole walki dla układu odporności nieswoistej Bezpośrednie środowisko komórki IAH Różni autorzy oceniają, że macierz zewnątrzkomórkowa stanowi 20% całkowitej masy ciała. W ten sposób staje się jego największym narządem. Jest ona też głównym narządem chroniącym komórkę. Potencjał elektryczny macierzy zewnątrzkomórkowej wynosi 240 µv i zmienia się w zależności od różnych parametrów takich, jak ph, stres, zapalenie, leki itd. Jeśli macierz ulegnie uszkodzeniu, głównym mechanizmem naprawczym jest czynność fibroblastów. Macierz zewnątrzkomórkowa jest głównym miejscem działania większości procesów regulacyjnych organizmu. Macierz jest blisko komórki, dlatego macierz i komórka polegają na sobie wzajemnie. Można powiedzieć, że jakość życia jest silnie uzależniona od czystości macierzy zewnątrzkomórkowej. 31

32 Układ podstawowy czyli macierz zewnątrzkomórkowa: czynności Transport: substancje, energia i informacja przekazywane są przez układ podstawowy Podstawowe czynności życiowe: tlen elektrolity, ph, Układ odporności nieswoistej IAH Układ podstawowy uczestniczy w przekazywaniu wszelkich informacji za pośrednictwem substancji przekaźnikowych (cytokin, hormonów, neurotransmiterów itd.) oraz potencjału i impulsów elektrycznych. Regulacja mająca na celu optymalizację podstawowych czynności życiowych zachodzi na poziomie układu podstawowego. Regulacji podlega wartość ph, transport elektrolitów poza naczynia oraz ich wchłanianie; regulują skład elektrolitowy płynu śródmiąższowego, tlen jest transportowany do komórki, usuwany jest CO 2, składniki odżywcze są dostarczane do komórki, eliminowane są produkty resztkowe itd. Podczas tych czynności transportowych, układ odporności nieswoistej kontroluje transportowane substancje i rozpoczyna proces zapalny, jeśli ilość homotoksyn wywoła reakcję układu odpornościowego wyższego rzędu. Obecność układu odporności nieswoistej na poziomie macierzy zewnątrzkomórkowej ma podstawowe znaczenie dla życia. Powszechnie występujące makrofagi, neutrofile i inne fagocyty eliminują większość niepożądanych substancji, ale mogą też spowodować uogólnioną mobilizację układu odpornościowego, jeśli pojawi się nadmierna ilość elementów toksycznych dla komórek. Oprócz fagocytów w układzie podstawowym występują także komórki tuczne. Uwalniana przez nie histamina i fosfolipidy mają podstawowe znaczenie dla kaskady procesów zapalnych. Także cytotoksyczne limfocyty T (ct) i komórki NK są obecne w macierzy zewnątrzkomórkowej i eliminują komórki uszkodzone, zatrute lub o zmienionych cechach. 32

33 Układ podstawowy czyli macierz zewnątrzkomórkowa IAH Strzałki na rysunku pokazują olbrzymią liczbę interakcji zachodzących na poziomie macierzy zewnątrzkomórkowej. Nie wszystkie te interakcje zachodzą pomiędzy komórkami narządów i układami środowiska wewnętrznego. Także układy środowiska komórkowego wchodzą ze sobą w interakcje. Omówiliśmy już drogi transportu składników odżywczych z naczyń włosowatych do komórki oraz produktów resztkowych z komórki do krwi lub układu chłonnego. Transport informacji z nerwów do komórki i z powrotem zachodzi inną drogą. Dyfuzja transmiterów z krwi, komórki układu odpornościowego, fibroblasty mogą pobudzać impulsy nerwowe a same z kolei znajdują się pod kontrolą układu wewnątrzwydzielniczego uwalniającego hormony. Rytm biologiczny wpływa na ośrodkowy układ nerwowy, który z kolei wpływa na sam rytm biologiczny, układ wewnątrzwydzielniczy i cały układ nerwowy. Fibroblasty wytwarzają proteoglikany macierzy i naprawiają uszkodzony kolagen. Na koniec: komórki wchodzą ze sobą w interakcje w ten sposób, że komórki narządu pracują zespołowo pełniąc funkcje narządu lub nawet komórki całego organizmu wchodzą ze sobą w interakcje za pośrednictwem macierzy zewnątrzkomórkowej i działają razem tworząc jedną, żywą jednostkę. 33

34 Synonimy terminu macierz zewnątrzkomórkowa Środowisko wewnętrzne: Claude Bernard Mezenchyma: stara terminologia Tkanka łączna: stara terminologia (histologiczna) bez znaczenia fizjologicznego Podstawowy układ regulacji: Pischinger Podstawowy układ regulacji biologicznej: Lamers, Van Wijk i Linnemans Macierz zewnątrzkomórkowa: obecna terminologia Żywa macierz: nowa terminologia w medycynie komplementarnej powstała dzięki pracom Jamesa Oschmana IAH W literaturze stosuje się szereg synonimów dotyczących tego samego układu. W rzeczywistości macierz zewnątrzkomórkowa jest jedynym prawidłowym terminem naukowym. Inne terminy wymienione na tym slajdzie są synonimami i są stosowane przez wymienionych autorów. Mimo że podstawowy układ regulacji biologicznej jest najbardziej odpowiednim terminem określających czynność macierzy zewnątrzkomórkowej, nie jest on często stosowany, a na pewno nie jest on przyjęty na całym świecie. Macierz zewnątrzkomórkowa jest aktualnie określeniem, które powinno być powszechnie stosowane. 34

35 Hartmut Heine urodzony w 1941 r. Histolog Preparaty histologiczne punktów akupunktury (1987) Dalsze badania nad macierzą zewnątrzkomórkową, szczególnie proteoglikanami i glikozaminoglikanami Badania podstawowe nad procesami autoregulacyjnymi w macierzy zewnątrzkomórkowej Immunologiczna reakcja świadka jako możliwy mechanizm działania leków antyhomotoksycznych IAH Niemiecki histolog, prof. H. Heine przeprowadził wiele badań dotyczących medycyny biologicznej. Jako pierwszy opisał budowę histologiczną punktu akupunktury po obserwacjach mikroskopowych preparatów histologicznych. Wprowadził do medycyny komplementarnej znajomość mikrostruktury macierzy zewnątrzkomórkowej, którą szczegółowo opisał w licznych publikacjach. Dzięki pracom Heinego, lepiej rozumiemy procesy regulacyjne macierzy zewnątrzkomórkowej. Heine udowodnił, że w procesie zapalnym mikrodawki materiałów organicznych (roślinnych i wyciągów z narządów świni) mogą wywoływać immunologiczną reakcję świadka w hodowlach komórek krwi. Dzięki motywom rozpoznawanym przez regulatorowe limfocyty TH3, komórki te wydzielają TGF-β, hamując działanie prozapalnych limfocytów TH1 i TH2. 35

36 James L. Oschman Doktor biofizyki i biologii Badania na różnych uniwersytetach Dogłębne studia nad różnymi niezwykłymi cechami macierzy, dokładniej nad zjawiskami energetycznymi Nowoczesne badania nad żywą macierzą i podstawy naukowe komplementarnej medycyny holistycznej IAH Oschman posiada zarówno tytuły naukowe jak i wiedzę w dziedzinie alternatywnych metod leczenia pozwalającą mu na prowadzenie swoich badań. Oschman ukończył wydziały biofizyki i biologii na Uniwersytecie w Pittsburgu, pracował w najważniejszych laboratoriach naukowych na całym świecie w tym na Uniwersytecie w Cambridge w Anglii, Case-Western Reserve University w Cleveland, Ohio, Uniwersytecie w Kopenhadze, Northwestern University w Evanston, Illinois, gdzie był wykładowcą oraz Marine Biological Laboratory w Woods Hole, gdzie pracował naukowo. Jego liczne prace naukowe publikowano w wiodących, światowych czasopismach. 36

37 James L. Oschman A. Zablokowanie mechaniczne B. Oddziaływania jonowe C. Oddziaływania hydrofilne i hydrofobowe IAH Według Oschmana istnieją 3 mechanizmy, dzięki którym substancje toksyczne (jony, cząsteczki, skupienia cząsteczek) mogą zatrzymać się w macierzy. Pojęcie macierz oznacza tutaj zarówno macierz zewnątrzkomórkową, jak i cytoplazmatyczną i jądrową, które tworzą ciągłą, przeplatającą się strukturę rozciągającą się w całym ciele. Nagromadzenie toksyn zaburza działanie tego systemu. Działanie niemal wszystkich układów fizjologicznych poprawi się po usunięciu toksyn. Na rysunku (a) odnosi się do zablokowania mechanicznego, (b) do oddziaływania jonowego z naładowanym elektrycznie powierzchniami macierzy, a (c) do oddziaływań hydrofilnych i hydrofobowych (np. nienaładowane cząsteczki przylegające do macierzy). W przykładzie B, Oschman wykorzystał dodatnio naładowaną cząsteczkę toksyny (kation), ponieważ macierz (żel hialuronowy) jest głównie naładowana ujemnie. Hialuronian ma szereg szczególnych i ważnych cech: Reguluje podziały i ruch komórek Znaczna wielkość Masa cząsteczkowa ok. 3-4 mln daltonów Przypadkowe sploty Sztywność dzięki wiązaniom wodorowym Wielka, uwodniona sfera o promieniu 200 nm Liczne stałe ładunki ujemne 37

38 James L. Oschman Macierz zewnątrzkomórkowa Macierz wewnątrzkomórkowa (cytoszkielet i inne struktury) Macierz jądrowa J. Oschman IAH Według Oschmana, żywa macierz obecna jest na trzech przechodzących w siebie wzajemnie poziomach. Istnieje środowisko komórki zwane macierzą zewnątrzkomórkową zawierające kolagen, elastynę, proteoglikany i glikozaminoglikany. Istnieje też macierz wewnątrzkomórkowa odpowiadająca cytoszkieletowi. Wreszcie w centrum komórki istnieje macierz jądrowa. Mimo że większość toksyn występuje i gromadzi się w macierzy zewnątrzkomórkowej, ich wpływ często sięga wnętrza komórki i jądra. Z tego powodu, nie można uznawać macierzy zewnątrzkomórkowej za izolowaną, interaktywną strukturę informacyjną, ale należy skupić się na interakcjach pomiędzy różnymi poziomami żywej macierzy. 38

39 James L. Oschman: przewodnictwo tkanki łącznej Białka działają jak krystaliczne półprzewodniki Ruch wywołuje efekt piezoelektryczny W każdej chwili każda komórka może komunikować się z dowolną inną komórką IAH Oschman: Ze względu na efekt piezoelektryczny, każdy ruch ciała, każdy nacisk i naprężenie, niezależnie od miejsca powoduje powstanie szeregu sygnałów oscylacyjnych czyli mikroprądów. Jeśli części organizmu współpracują ze sobą i działają zgodnie, a każda komórka wie co robią inne komórki, dzieje się tak dzięki ciągłości i właściwościom sygnalizacyjnym tkanki łącznej. Akupunktura, osteopatia, homeosiniatria, masaż te wszystkie metody wywierają swoje działanie lecznicze dzięki żywej macierzy. Także leki antyhomotoksyczne wykorzystują czynność sygnalizacyjną żywej macierzy do przywracania zdrowia w zaburzeniach regulacji czy intoksykacjach. 39

40 3. Macierz wewnątrzkomórkowa IAH 2007 Cytokszkielet jest unikalną cechą komórek eukariotycznych. Jest on dynamiczną, trójwymiarową strukturą wypełniającą cytoplazmę. Ta struktura działa zarówno jako mięśnie jak i szkielet umożliwiając komórce ruch i stabilność. Długie włókna cytoszkieletu nazywane są mikrofilamentami, mikrotubulami i filamentami pośrednimi. Także tutaj gęsta, trójwymiarowa struktura służy jako układ komunikacyjny. Najmniejsze zmiany potencjału elektrycznego na zewnątrz komórki mogą wywoływać kurczenie się cytokszkieletu. Informacja o zatruciu zewnątrzkomórkowym może być przekazywana do najgłębszych struktur komórkowych, a w drugą stronę informacja o dysfunkcji komórki może być przekazywana do bezpośredniego środowiska każdej inne komórki organizmu. 40

41 4. Macierz jądrowa IAH 2007 Macierz jądrowa jest siecią włókien znajdujących się w samym wnętrzu jądra komórkowego. Mimo że dokładna funkcja macierzy jądrowej wciąż jest przedmiotem dyskusji, istnieją wartościowe hipotezy, według których uczestniczy ona w regulacji czynności komórki. Macierz jądrowa jest trójwymiarową strukturą bezpośrednio połączoną z macierzą wewnątrzkomórkową, dzięki czemu może reagować na rozmaite impulsy z zewnątrz (chemiczne, elektryczne itp.) 41

42 Podsumowanie (1) Macierz zewnątrzkomórkowa jest terenem transportu i głównym terenem działania mediatorów organizmu człowieka Jest ona częścią żywej macierzy i nie może być postrzegana jako odrębny układ komunikacyjny Jest ona terenem zwalczania homotoksyn poprzez zapalenie lub gromadzenie Macierz zewnątrzkomórkowa odpowiada za jakość życia komórki, przez co ma kluczowe znaczenia dla działania narządu IAH Z tego wykładu należy zapamiętać, że: 1. Macierz zewnątrzkomórkowa jest terenem transportu wielu substancji przekazywanych z krwi do komórki i w drugą stronę. Jest ona także głównym terenem interakcji pomiędzy różnymi układami regulatorowymi. 2. Macierz zewnątrzkomórkowa jest także głównym terenem gromadzenia homotoksyn (faza depozycji) lub ich eliminacji w procesie zapalnym (faza zapalenia). 3. Jako bezpośrednie mikrośrodowisko komórki, macierz zewnątrzkomórkowa, w warunkach prawidłowych zapewnia komórce odpowiednią jakość życia. Macierz zewnątrzkomórkowa ma zatem kluczowe znaczenie dla przeżycia komórki oraz jest głównym terenem działania terapii biologicznych. W macierzy zewnątrzkomórkowej obecne są lub ulegają gromadzeniu homotoksyny zaburzające w różnym stopniu funkcjonowanie komórki. Z tego względu należy zawsze unikać gromadzenia homotoksyn, aby utrzymać pełnię zdrowia. 42

43 W skrócie (2) Dysfunkcja macierzy zewnątrzkomórkowej ostatecznie powoduje dysfunkcję komórki Zdrowie i jakość życia pacjenta zależą bezpośrednio od czystości żywej macierzy i skuteczności jej procesów regulacyjnych. Choroby przewlekłe są konsekwencją utrzymującej się niezdolności organizmu do odpowiedniej eliminacji homotoksyn z macierzy zewnątrzkomórkowej IAH Z tego wykładu należy zapamiętać, że: 4. Każda dysfunkcja regulacji na poziomie macierzy zewnątrzkomórkowej ostatecznie zaburzy funkcjonowanie komórki lub będzie na nią negatywnie wpływać. Terapie regulacyjne działają na poziomie układów autoregulacyjnych i mają na celu przywrócenie harmonijnej i prawidłowej homeostazy oraz interaktywnej, wielokierunkowej komunikacji pomiędzy układami i komórkami 5. Leczenie oczyszczające ma na celu przywrócenie czystości macierzy zewnątrzkomórkowej, ponieważ obecność homotoksyn przez dłuższy czas powoduje powstanie przewlekłych chorób degeneracyjnych, których głównymi cechami są dysfunkcja i śmierć komórek. 43

44 Bibliografia Kompendium der Regulationspathologie und -therapie, F. Perger Sonntag, 1990 The Molecular Basis of the Cell, B. Albert et al. Homotoxicology and Ground Regulation System, H. Heine 2000, Aurelia Verlag Matrix and Matrix Regulation, A. Pischinger, 1995, Haug Verlag Basic Histology, L.C. Junqueira, 10th edition, 2002, Appleton & Lange Inflammation means healing, B. Van Brandt, 3th edition, 2004, Inspiration Comper WD, Laurent TC, Physiological function of connective tissue polysaccharides. Physiol Rev. Jan;58(1): Oschman J., Energy Medicine: the scientific basis, Harcourt Brace/Churchill, Livingstone, Edinburgh IAH

45 Histologia macierzy - uzupełnienie IAH

46 Histologia macierzy zewnątrzkomórkowej IAH 2007 Przyjrzyjmy się bliżej składnikom histologicznym macierzy zewnątrzkomórkowej. Z czego dokładnie ona się składa. 46

47 Tkanka Tkanka łączna: niezrozumiany narząd Komórki narządów IAH Te dwa rodzaje struktur są od siebie wzajemnie zależne. Tkanka łączna przestrzeni śródmiąższowej z jednej strony i komórki narządów z drugiej. Przez wiele lat funkcje tkanki łącznej sprowadzano do podtrzymywania i wiązania struktur innych tkanek, można powiedzieć, że przez dekady tkanka łączna była niezrozumianym narządem. W dalszej części wykładu przekonamy się, że w nowoczesnej histologii i fizjologii tkanki łącznej, dokonano znacznego zróżnicowania czynności tej tkanki. Oprócz funkcji podporowej, tkanka ta ma zdolność do gromadzenia homotoksyn, przenoszenia wielu mediatorów i innych substancji oraz jest gęstym filtrem biofizycznym. Dlatego w części literatury europejskiej stosuje się termin podstawowy układ regulacji biologicznej (Lamers, Linnemans i van Wijk) zamiast terminu tkanka łączna czy nawet macierz zewnątrzkomórkowa. Podstawowy układ regulacji biologicznej Podstawowy, ponieważ jest obecny w postaci środowiska zewnątrzkomórkowego komórki każdego narządu organizmu. Biologicznej ponieważ ma kluczowe znaczenie dla życia, a w warunkach prawidłowych jego uszkodzenia są naprawiane. Regulacji ponieważ większość interakcji pomiędzy układami autoregulacyjnymi zachodzi na jego poziomie. Układ ponieważ działa według pewnych zasad, przez co jest w wielu aspektach przewidywalny. 47

48 Tkanka łączna Swoiste komórki Macierz zewnątrzkomórkowa IAH W tkance łącznej znajdują się swoiste komórki i gęsto spleciona struktura macierzy zewnątrzkomórkowej. 48

49 Swoiste komórki W rozwoju zarodkowym powstaje z mezenchymy Wydziela macierz zewnątrzkomórkową IAH Swoiste, podporowe komórki tkanki łącznej powstają z mezodermy, a dokładniej z mezenchymy. Chociaż ich funkcje i lokalizacja różnią się nieznacznie zależnie od okolicy ciała, ich głównym zadaniem pozostaje to samo: wydzielanie macierzy zewnątrzkomórkowej. Głównymi komórkami podporowymi są fibroblasty i fibrocyty, chondroblasty i chondrocyty, osteoblasty i osteocyty, miofibroblasty i adipocyty. 49

50 Komórki podporowe Fibroblasty i fibrocyty we włóknistej tkance łącznej Chondroblasty i chondrocyty tworzą chrząstkę która silnie wiąże się ze strukturą kości Osteoblasty i osteocyty IAH Fibroblasty wytwarzają włókna strukturalne i substancję podstawową macierzy zewnątrzkomórkowej. Substancja podstawowa składa się głównie z proteoglikanów i glikozaminoglikanów. Fibrocyty są mniejsze (i młodsze) i są nieaktywne, co oznacza, że nie wytwarzają włókien strukturalnych i substancji podstawowej. Fibroblasty wytwarzają kolagen, glikozaminoglikany, włókna elastynowe znajdujące się w macierzy zewnątrzkomórkowej. W okresie wzrostu osobniczego, fibroblasty dzielą się i wytwarzają substancję podstawową. Jeśli tkanka ulega uszkodzeniu, fibrocyty są stymulowane powodując mitozę fibroblastów, które wytwarzają podstawowe włókna i substancję podstawową próbując przywrócić stan prawidłowy. Chondroblasty wytwarzają chrząstkę. Chondrocyty są jedynymi komórkami obecnymi w chrząstce. Utrzymują one strukturę macierzy chrząstki. Osteoblasty wydzielają osteoid, mieszaninę białek, która po mineralizacji staje się kością. Osteocyty są osteoblastami, które utkwiły w strukturze kości. 50

51 Komórki podporowe Miofibroblasty mają cechy fibroblastów i komórek mięśni gładkich Adipocyty gromadzą tłuszcz i odgrywają rolę w regulacji temperatury IAH Miofibroblasty są w rzeczywistości fibroblastami, które uległy różnicowaniu w kierunku fenotypu komórek mięśni gładkich. Miofibroblasty odgrywają rolę w gojeniu uszkodzeń narządów. Kurcząc się, przyciągają one brzegi uszkodzenia do siebie, co gwarantuje gojenie. W warunkach prawidłowych znikają one poprzez apoptozę po wygojeniu uszkodzenia. Adipocyty czyli komórki tłuszczowe gromadzą energię w postaci tłuszczu. Są one także zaliczane do komórek podporowych, chociaż nie uczestniczą bezpośrednio w wydzielaniu składników macierzy zewnątrzkomórkowej. 51

52 Białka fibrylarne Elastyczność tkanki łącznej Fibrylina Fibronektyna Laminina IAH Drobne białka fibrylarne takie, jak fibrylina, fibronektyna i laminina są ważnymi elementami budulcowymi struktury macierzy zewnątrzkomórkowej i odpowiadają głównie za jej elastyczność. 52

53 Fibrylina Składnik mikrofibryli Ważny składnik włókien elastynowych 3 typy IAH Fibrylina jest podstawowym składnikiem włókien elastycznych macierzy zewnątrzkomórkowej. Fibrylina jest glikoproteiną. Opisano 3 typy fibryliny: Fibrylina-1 jest głównym składnikiem mikrofibryli tworzących elastynę. Fibrylina-2 uważa się, że odgrywa ona rolę we wczesnej elastogenezie. Fibrylina-3 odkryte niedawno białko występujące głównie w mózgu. Zespół Marfana jest zaburzeniem struktury tkanki łącznej związanym z defektem fibryliny, dokładniej fibryliny-1. Choroba jest związana z genem FBN1 na chromosomie 15. Gen FBN1 koduje fibrylinę-1. 53

54 Fibronektyna Adhezja komórek do macierzy zewnątrzkomórkowej Miejsce wiązania dla kolagenu, heparanu i molekuł adhezyjnych IAH Fibronektyna wiąże się z białkami receptorowymi na błonie komórkowej i wiąże komórkę ze środowiskiem zewnątrzkomórkowym. Fibronektyna jest elementem wiążącym i zapewniającym przyleganie komórki do struktur macierzy zewnątrzkomórkowej. Także fibronektyna jest glikoproteiną, jednak ma ona znacznie większą masę cząsteczkową niż fibrylina. Razem z receptorami integrynowymi, wiąże ona niemal każdy składnik środowiska komórki. Rozpuszczalna postać fibronektyny znajduje się także w osoczu krwi. Jest ona wydzielana przez hepatocyty. Fibronektyna jest niezwykle ważna dla gojenia ran, a nawet jest stosowana jako środek terapeutyczny. 54

55 Laminina Element strukturalny błony podstawnej Witamina C stymuluje tworzenie lamininy IAH Podstawowym składnikiem strukturalnym błony podstawnej jest laminina. Laminina też jest glikoproteiną znajdującą się w błonach podstawnych ludzi i większości zwierząt. Laminina wiąże się z większością błon komórkowych oraz odpowiada za połączenie komórki z jej bezpośrednim otoczeniem takim, jak błona podstawna i inne komórki. Laminina hamuje ruch komórek i jest kluczowym czynnikiem utrzymującym fenotyp tkanki. Niektóre postaci dystrofii mięśniowej wiążą się z defektem struktury lamininy-2. Laminina-2 znajduje się w mózgu i mięśniach. 55