Tkanka chrzęstna Tkanka kostna

Transkrypt

1 Tkanka chrzęstna Tkanka kostna

2 Tkanka chrzęstna i tkanka kostna Tkanki podporowe, budują szkielet człowieka i w tej budowie wzajemnie się uzupełniają: w życiu embrionalnym modele chrzęstne kości długich, zastępowane przez kość tkanka kostna wykazuje szorstkość powierzchni, w miejscach gdzie wymagane jest bezkolizyjne przesuwanie się sąsiadujących kości występuje chrząstka (powierzchnie stawowe)

3 Tkanka chrzęstna Tworzy strukturę wzmacniającą niektórych narządów Powierzchnie stawowe kości Większa część szkieletu płodowego większa część ulega skostnieniu Trzy rodzaje chrząstki szklista sprężysta włóknista Chrząstka jest nieunaczynioną, sztywną, elastyczną tkanką złożoną z istoty podstawowej proteoglikany, tworzone głównie przez siarczany chondroityny 4 i 6. Włókna i komórki chrząstki zanurzone są w substancji podstawowej. Włókna wyłącznie kolagenowe lub elastyczne i kolagenowe, w zależności od typu chrząstki.

4 Tkanka chrzęstna Komórki chrząstki Chondrocyty pojedynczo lub w grupach w jamkach Chondroblasty i komórki chondrogenne ochrzęstna Ochrzęstna tkanka łączna właściwa włóknista ( fibroblasty, włókna, naczynia krwionośne) Zewnętrzna warstwa włóknista uboga w fibroblasty, głównie włókna kolagenowe (kolagen typu I) oraz elastyczne Wewnętrzna warstwa komórkowa lub warstwa chondrogenna chondroblasty i komórki chondrogenne, różnicujące się w chondroblasty, syntetyzujące i uwalniające substancję międzykomórkową.

5 Chrząstki szklista sprężysta włóknista Grupa izogeniczna Grupa izogeniczna Macierz terytorialna Obwódka jamki (włókienka kolagenowe) Macierz międzyterytorialna Chondron Grupa izogeniczna + macierz terytorialna

6 Chrząstka szklista Komórki Substancja międzykomórkowa chondroblasty chondrocyty Kolagen typ II agregaty proteoglikanów bogate w GAG (siarczan chondroityny i keratanu). Największym proteoglikanem - agrekan kwas hialuronowy chondronektyna (mocuje chondrocyty do podłoża) woda (70 80%)

7 Chrząstka szklista Powierzchnie stawowe kości Przegroda nosa Chrząstka tarczowata i nalewkowata Chrząstki tchawicy dużych i średnich oskrzeli żebra

8 Chrząstka szklista Rola substancji międzykomórkowej Niweluje urazy mechaniczne giętkość i elastyczność Zapewnia powierzchnię poślizgu dla ruchomych stawów Degradacja elementów substancji międzykomórkowej czas półtrwania proteoglikanów kilka do kilkunastu dni, kolagenu kilka miesięcy. Chondrocyty uwalniają poza komórkę enzymy proteolityczne. Produkty proteolizy pobierane przez komórkę i degradowane w lizosomach. W chrząstce stawowej niedobór proteoglikanów (wzmożona degradacja) utrata elastyczności, obciążenie powoduje pękanie powierzchni chrząstki, jej destrukcja, a potem zanik usztywnienie stawów. Chrząstka tkanka o niskiej immunogenności (brak naczyń), specyficzna budowa substancji międzykomórkowej uniemożliwia kontakt między antygenami dawcy i układem immunologicznym biorcy (maskuje antygeny).

9 Chrząstka sprężysta Substancja międzykomórkowa Włókna elastyczne (sprężyste) i niewiele kolagenu typu II. Wykazuje dużą giętkość i zdolność do powracania do właściwego kształtu po odkształceniu. Małżowina uszna Przewód słuchowy zewnętrzny Trąbka słuchowa Nagłośnia Małe oskrzela

10 Chrząstka sprężysta

11 Chrząstka włóknista Chondrocyty małe i ułożone równolegle do przebiegu włókien Substancja międzykomórkowa Kolagen typ I, istota podstawowa małe stężenie proteoglikanów i wody. brak ochrzęstnej

12 Chrząstka włóknista Miejsca połączeń ścięgien i więzadeł do kości Krążki międzykręgowe Krążki stawowe żuchwy i obojczyka Spojenie łonowe

13 Różnicowanie chondroblastów Powstają dzięki różnicowaniu komórek mezenchymatycznych (niskie ciśnienie parcjalne tlenu). Do ekspresji składników substancji międzykomórkowej wymagana obecność czynnika transkrypcyjnego SOX 9. Czynnik transkrypcyjny SOX 9 Aktywacja Gen Col 2a 1 Synteza Kolagen typu II Agrekan Mutacja w obrębie genu SOX 9 powodem nieprawidłowego rozwoju chrząstki łukowaty kształt kości długich, niedorozwój kości miednicy i łopatek, zmniejszenie liczby żeber, nieprawidłowości w rozwoju twarzoczaszki.

14 WPŁYW HORMONÓW Somatomedyna C (IGF-1) Hormon wzrostu Testosteron Tyroksyna Kortyzon Estrogeny

15

16

17 Tkanka kostna Charakterystyczna organizacja przestrzenna - kość Funkcje ochronna, rezerwuar wapnia, udział w hematopoezie Kość unaczyniona tkanka, zawiera komórki i zmineralizowaną substancję międzykomórkową, zwaną macierzą. Część organiczna (osteoid) kolagen typu I, glikoproteiny oraz proteoglikany i woda - 25% masy kości Część nieorganiczna sole mineralne (kryształy hydroksyapatytu wapnia ) 60-70% Komórki osteoblasty, osteocyty, osteoklasty

18 Substancja międzykomórkowa tkanki kostnej część organiczna 25% włókna kolagenowe 80% (kolagen I typu) istota podstawowa 15-20% proteoglikany (siarczan chondroityny, siarczan dermatanu białka niekolagenowe osteonektyna = SPARK - łączy się z kolagenem, inicjuje proces mineralizacji; osteokalcyna pojawia się tuż przed mineralizacją udział w rekrutacji monocytów lub jest dla nich czynnikiem chemotaktycznym fosfoproteiny - osteopontyna jest ligandem dla receptorów na powierzchni osteoblastów sialoproteiny lipidy Białka Morfogenetyczne Kości (BMP; Bone Morphogenetic Protein) (osteogeneza)

19 Substancja międzykomórkowa tkanki kostnej część nieorganiczna (minerał kości) 60-70% fosforan wapnia (około 80%) węglan wapnia, cytryniany jony: magnezu, sodu, potasu, fluoru Są odkładane w kości w postaci kryształów dwuhydroksyapatytu Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH - ) 2

20 Komórki tkanki kostnej Osteoblasty - komórki kościotwórcze Osteocytykomórki kostne Osteoklasty - komórki kościogubne

21

22 Osteoblasty Komórki kościotwórcze

23 Synteza substancji międzykomórkowej kości Tworzą monolayer pokrywający miejsca aktywnego tworzenia kości Kontrola mineralizacji, udział w osteoklastogenezie i aktywności ostoklastów, inicjowanie resorpcji kości Produkują czynniki wzrostu np. BMPs oraz PGE 2 Mineralizację osteoidu Osteonektyna - fosfoglikoproteina łączy się z kol. I następuje odkładanie soli wapnia w kryształy hydroksyapatytu Osteokalcyna (wit D, K ) wiąże wapń Na ich powierzchni glikoproteina RANKL po kontakcie z RANK preosteoklastów, ich różnicowanie do osteoklastów kolagenaza, osteoprotegeryna (łączy się z RANKL i uniemożliwia kontakt z RANK) Receptory dla: PTH, Wit D 3

24 Różnicowanie osteoblastów Wywodzą się z pluripotentnej komórki mezenchymatycznej, a różnicowanie podlega kontroli przez czynniki wzrostu i czynniki transkrypcyjne. TGFβ gen cbfa 1/runkx 2 Morfogenetyczne Białko Kości 7 Transformujący Najwcześniejszy wskaźnik czynnik wzrostu β osteogenezy (BMP7) Koduje czynnik transkrypcyjny indukujący proliferację, różnicowanie osteoblastów i ekspresję osteokalcyny oraz osteopontyny Brak genu lub mutacja brak zdolności różnicowania osteoblastów (szkielet chrzęstny). Leptyna produkt sekrecyjny adipocyta, ligand dla receptora w podwzgórzu, reguluje proces tworzenia kości (mechanizm nieznany)

25 Komórki tkanki kostnej Osteocyty Zlokalizowane w jamkach kostnych, liczne wypustki cytoplazmatyczne w kanalikach kostnych. Okolice te nie podlegają mineralizacji. Łączą się połączeniami typu neksus.

26 Osteocyty Osteocyty osteoblasty po wytworzeniu osteoidu Transformacja osteoblastów w osteocyty czynniki transkrypcyjne: Cbfa1/Runx2 Osterix Odpowiedzialne za utrzymanie struktury kości

27 Osteoklasty (komórki kościogubne) niszczenie kości Prekursorami są monocyty, drogą fuzji tworzą komórki wielojądrzaste (ok.10-30) Na powierzchni prekursorów oraz osteoklastów glikoproteina RANK Proces tworzenia osteoklastów osteoblasty (RANKL), wit. D3 i komórki zrębu szpiku kostnego RANKL+RANK prekursor osteoklastów osteoklast Powstawanie osteoklastów Kompleks RANKL-RANK: przemieszczenie czynników transkrypcyjnych NF-κB i NFATc1 = aktywacja genów do powstania osteoklasta. pobudza syntezę czynnika transkrypcyjnego c- FOS, który: 1. wzbudza transkrypcję genów potrzebnych do różnicowania i aktywacji osteoklastów 2. może też aktywować gen dla interferonu beta, który hamuje różnicowanie oraz aktywację osteoklastów uwalnianie przez osteoblast cytokiny M-CSF (czynnik stymulujący powstawanie kolonii makrofagów) przeżywanie i proliferacja prekursorów osteoklastów

28

29 φ 100µm Rąbek brzeżny Filamenty aktynowe Liczne miochondria Liczne lizosomy, polirybosomy Wytwarzają kwaśne środowisko wymagane do resorpcji kości Uwalniają proteazy lizosomalne - hydrolazy, katepsyna K Funkcja Pompują na zewnątrz H+ (obniżenie ph) dekalcyfikacja Uwalniają prokatepsynę, aktywowana niskim ph do katepsyny K rozkład białek niekolagenowych i kolagenu Osteoklasty receptory dla kalcytoniny; unieczynnianie osteoklasta

30 Rodzaje tkanki kostnej Tkanka kostna grubowłóknista, splotowata Tkanka kostna drobnowłoknista, blaszkowata Kość grubowłóknista splotowata Życie płodowe i pierwsze okresy życia pozapłodowego U dorosłego człowieka miejsce przyczepu ścięgna do kości wyrostki zębodołowe błędnik kostny szwy kości czaszki reparacja uszkodzeń (złamania kości) choroby kości Wiele osteocytów i osteoidu w porównaniu z substancją nieorganiczną Włókna kolagenowe w grubych pęczkach o nieregularnym przebiegu

31 Kość drobnowłóknista (blaszkowata) zwarta (zbita) gąbczasta Dojrzała forma tkanki kostnej kości długie, płaskie Zbudowana z blaszek kostnych (3-7µm) zawierających pojedyncze włókna kolagenowe typu I (1-4 µm) + osteoid i minerał kości

32 Kość blaszkowata (drobnowłóknista) Zbita Gąbczasta Osteon (System Haversa) jednostka strukturalna i czynnościowa Koncentrycznie ułożone blaszki wokół kanału osteonu

33 Układ włókien kolagenowych w osteonie Blaszki podstawowe zewnętrzne Blaszki systemowe (osteonu) Blaszki międzysystemowe Blaszki podstawowe wewnętrzne Kanały Volkmanna Osteon Kanał osteonu (naczynia krwionośne, nerwy, tkanka łączna)

34 Kość blaszkowata skrawek kostny Okostna Śródkostna Brak składników mineralnych Jama szpikowa

35 Okostna - tkanka łączna włóknista zewnętrzna dużo włókien kolagenowych, niewiele komórek wewnętrzna dużo komórek, komórki macierzyste, osteoblasty ( warstwa kambialna) naczynia krwionośne, nerwy (zakończenia bólowe), odokostnowe pasma tkanki łącznej - włókna Sharpeya Sródkostna- - od strony jamy szpikowej komórki nabłonkowato pokrywają beleczki kostne macierzyste - komórki zrębu szpiku - osteoblasty

36 Brak elementów organicznych Szlif kostny

37 Hormonalna kontrola metabolizmu kości Parathormon wydzielany w odpowiedzi na niskie stężenie jonów Ca we krwi Receptory dla PTH w osteoblastach W odpowiedzi na PTH: zmiana kształtu osteoblastów oddzielenie od powierzchni beleczki kostnej synteza i uwalnianie hydrolaz (kolagenaza) zahamowanie syntezy kolagenu aktywacja osteoklastów ( OAF osteoclast activating factor ) Resorbcja kości i wzrost stężenia jonów Ca uwalnianych z kości do krwi

38 Hormonalna kontrola metabolizmu kości Kalcytonina wydzielana w odpowiedzi na podwyższone stężenie Ca we krwi hamuje resorbcję kości przez Receptory dla kalcytoniny w osteoklastach osteoklasty hamuje wchłanianie Ca w jelitach obniża poziom Ca we krwi Hormon wzrostu proliferacja chondrocytów chrząstki nasadowej Insulina pobudza wzrost chrząstki i kości Hormony płciowe chrząstka nasadowa Witamina D 3 mineralizacja kości osteoblasty

39 Zawartość wapnia Prawidłowa Osteomalacja Osteoporoza

40 Osteoporoza zrzeszotnienie kości

41 Osteomalacja rozmiękanie kości (niedostateczna mineralizacja)

42 Krzywica - rachitis

43 Skrzep w miejscu uszkodzenia Złamanie kości