Funkcje tkanki łącznej Funkcja mechaniczna: łączenie, utrzymywanie i podpieranie komórek i ich zespołów w narządach Transport tlenu i metabolitów do komórek wszystkich tkanek i narządów (poprzez krew i substancję międzykomórkową) TKANKA ŁĄCZNA Obrona (przeciw patogenom, eliminacja obcych antygenów; nieswoista np. proces zapalny i swoista - reakcje immunologiczne) Cz. 1 TKANKA ŁĄCZNA WŁAŚCIWA Produkcja substancji regulacyjnych działających na komórki różnych tkanek Magazynowanie i metabolizm tłuszczów Tkanka łączna jest najbardziej zróżnicowaną tkanką organizmu Komórki Substancja międzykomórkowa tkanki łącznej 1. Substancja podstawowa (amorficzna w mikroskopie świetlnym) Włókna - glikozoaminoglikany (GAG) siarczany chondroityny, heparanu, keratanu, dermatanu, kwas hialuronowy; cząsteczki GAG są polianionami zawierającymi Substancja podstawowa liczne grupy siarczanowe i karboksylowe - proteoglikany (PG) (białko rdzeniowe + łańcuchy GAG) - glikoproteidy tzw. białka niekolagenowe (np. laminina, fibronektyna, entaktyna, trombospondyna) Tkanka łączna zawiera znacznie więcej substancji międzykomórkowej niż komórek - woda i jony 2. Włókna - włókna kolagenowe - włókna siateczkowe (srebrochłonne) - włókna sprężyste (elastyczne) Proteoglikany i ich agregaty Substancja podstawowa ma formę wiążącej wodę sieci molekularnej, odpowiada za dyfuzję gazów i substancji (odżywczych, regulacyjnych, metabolitów) i ich dostarczenie do komórek Różne proteoglikany (agrekan, perlekan, syndekan, beta-glikan) mają różną liczbę łańcuchów GAG i różną masę cząsteczkową 1
Włókna kolagenowe: zbudowane z kolagenu typu I (niekiedy II) grube (kilka μm) odporne za rozciąganie i rozerwanie składają się z fibryli utworzonych z cząsteczek kolagenu kwasochłonne w mikr. świetlnym liczne aminokwasy zasadowe w cząsteczce kolagenu wykazują prążkowanie (fibryli) w mikr. elektronowym uporządkowany układ cząsteczek kolagenu w fibryli włókna kolagenowe mogą grupować się w pęczki włókno fibryle 280 nm 67 nm Tworzenie włókien kolagenowych Etapy wewnątrzkomórkowe: 1. Translacja preprokolagenu (siateczka szorstka) 2. Hydroksylacja i glikozylacja cząsteczek preprokolagenu (j.w.) 3. Tworzenie potrójnej spirali cząsteczki prokolagenu (j.w.) 4. Transport cząsteczek prokolagenu do aparatu Golgiego i wydzielanie (egzocytoza konstytutywna) Etapy zewnątrzkomórkowe: 5. Odcięcie końcowych odcinków peptydowych (propeptydów) przez peptydazy powstają cząsteczki kolagenu (obecność propeptydów uniemożliwia agregację cząsteczek prokolagenu) łańcuchy α cząsteczka kolagenu 6. Agregacja cząsteczek kolagenu w fibryle, boczna agregacja fibryli w włókna Włókna siateczkowe zbudowane z kolagenu typu III barwią się solami srebra (mikr. świetlny) składają się z prążkowanych fibryli (mikr. elektronowy) cienkie (1-2 μm) tworzą sieci o drobnych oczkach (rusztowanie dla komórek i ich grup) Typ Morfologia Lokalizacja I II grube włókna kolagenowe cienkie włókna kolagenowe powszechne, m.in. skóra, ścięgna, więzadła, kość, chrząstka włóknista, rogówka, tkanka łączna wiotka chrzastka szklista i sprężysta, krążki międzykręgowe, ciało szkliste oka powszechne, m.in. narządy limfatyczne, szpik kostny, III włókna siateczkowe skóra, mięśnie, płuca, watroba IV układy sieciowe blaszki podstawne, torebka soczewki oka V cienkie fibryle niektóre blaszki podstawne VII cienkie, krótkie fibryle błony podstawne (fibryle zakotwiczające) IX nie tworzy fibryli łączy bocznie fibryle kolagenu II w chrząstce XI XII TYPY KOLAGENU w niewielkiej ilości wchodzi w skład fibryli kolagenowych w chrząstce w niewielkiej ilości wchodzi w skład fibryli kolagenowych w ścięgnach i więzadłach Włókna sprężyste Za własności mechaniczne włókien sprężystych odpowiada elastyna zbudowane z elastyny (rdzeń) i fibryliny (obwodowe mikrofibryle) cienkie (1 μm) tworzą sieci lub blaszki bardzo rozciągliwe i elastyczne wymagają specjalnych barwników (mikr. świetlny) rozluźniona rozciągnięta cząsteczki elastyny mają kształt nieregularnej spirali i są bocznie połączone mostkami zbudowanymi z desmozyny i izodesmozyny pod wpływem siły rozciągającej cząsteczki elastyny prostują się, a mostki zachowują integralność włókna 2
Komórki tkanki łącznej właściwej fibroblasty makrofagi komórki plazmatyczne komórki tuczne adipocyty Fibroblasty produkują składniki substancji międzykomórkowej wydłużone, zasadochłonne siateczka szorstka aparat Golgiego egzocytoza konstytutywna Pochodzenie: z komórek mezenchymatycznych (fibroblasty, adipocyty) ze szpiku krwiotwórczego lub bezpośrednio z komórek krwi (mastocyty, makrofagi, plazmocyty) Do komórek tkanki łącznej właściwej zalicza się niekiedy również: perycyty (związane ze ścianami małych naczyń, pochodzenie z mezenchymy) komórki barwnikowe (choć mają odmienne pochodzenie) Główne produkty wydzielnicze: kolageny elastyna i fibrylina glikozoaminoglikany proteoglikany białka niekolagenowe fibryle kolagenowe W dojrzałej tkance łącznej fibroblasty przekształcają się w słabo aktywne fibroblasty spoczynkowe Makrofagi fagocytują i trawią mikroorganizmy, uszkodzone komórki, szczątki komórek i ciała obce... cienkie, wydłużone lub wielokształtne słabo rozwinięte organelle wielokształtne (zdolne do ruchu pełzakowatego) fałdy i wpuklenia błony komórkowej (fagocytoza) liczne heterolizosomy (marker makrofagów: fosfataza kwaśna) Pochodzenie: monocyty Makrofagi - prezentują limfocytom antygeny w reakcjach immunologicznych - produkują: substancje regulujące czynność innych komórek w procesach obronnych (cytokiny: interleukiny, interferon, TGF, TNF) czynniki antybakteryjne (wolne rodniki, lizozym) czynniki pobudzające różnicowanie leukocytów w szpiku Fagocytoza: niespecyficzna specyficzna (immunofagocytoza) fagocytoza specyficzna Stany czynnościowe makrofagów: spoczynkowe (osiadłe) wędrujące (wolne, aktywowane) 3
M1 prozapalne M2 przeciwzapalne Makrofagi niejednorodna populacja: aktywacja: aktywacja: Rodzina makrofagów Nazwa komórki Lokalizacja makrofagi tkanka łączna (histiocyty) narządy limfatyczne szpik kostny jamy surowicze makrofagi pęcherzykowe płuca makrofagi śledzionowe śledziona komórki (Browicza-)Kupffera wątroba komórki Hoffbauera łożysko komórki mikrogleju CSN synowiocyty A stawy osteoklasty * kość *specyficzne, odmienne od innych makrofagów Komórki plazmatyczne (plazmocyty) produkują immunoglobuliny Mastocyty (komórki tuczne), po aktywacji produkują i wydzielają czynniki prozapalne zegarowy układ chromatyny zasadochłonna cytoplazma siateczka szorstka aparat Golgiego egzocytoza konstytutywna Pochodzenie: limfocyty B liczne, duże zasadochłonne ziarna aparat Golgiego nieregularne mikrokosmki lokalizacja w pobliżu naczyń Pochodzenie: szpik krwiotwórczy Produkty wydzielnicze mastocytów Magazynowane w ziarnach: histamina heparyna proteazy (chymaza i tryptaza) czynniki chemotaktyczne przyciągające eozynofile i neutrofile Syntetyzowane doraźnie i natychmiast wydzielane: prostanoidy (leukotrieny) interleukiny czynnik aktywujący płytki krwi wolne rodniki Dwa rodzaje mastocytów: łącznotkankowe - powszechne w tkance łącznej - zawierają w ziarnach obie proteazy (chymazę i tryptazę) błon śluzowych - w ścianach przewodu pokarmowego i dróg oddechowych - mniejsze - zawierają tylko tryptazę - nie zawierają heparyny Produkty wydzielnicze mastocytów wywołują odczyn zapalny i są odpowiedzialne za reakcje alergiczne 4
Aktywacja mastocytów 1. Przyłączenie cząsteczek IgE do receptorów mastocyta (mastocyt gotowy do akcji ) 2. Przyłączenie antygenu do IgE 3. Aktywacja komórkowych szlaków sygnalizacyjnych, prowadząca do: - wzrostu poziomu jonów Ca i gwałtownej egzocytozy zawartości ziarn (degranulacji) - aktywacji fosfolipazy i wydzielania leukotrienów - aktywacji genów dla cytokin i syntezy oraz wydzielania cytokin Efekt: lokalny stan zapalny Egzocytoza zawartości ziarn Wydzielanie leukotrienów - rozszerzenie i wzrost przepuszczalności naczyń (przekrwienie, obrzęk) - skurcz mięśniówki gładkiej Wydzielanie cytokin - naciek leukocytów - uszkodzenie komórek U zwierząt z alergią, mastocyty są aktywowane przez różne nieszkodliwe antygeny (alergeny). Zależnie od miejsca kontaktu z alergenem, odczyn zapalny rozwija się w różnych narządach. Mastocyty są odpowiedzialne fazę wykonawczą reakcji alergicznych Zwierzęta z alergią mają często podwyższony poziom IgE. Guzy nowotworowe wywodzące się z mastocytów (mastocytoma) są jednym z najczęstszych nowotworów u psów, często występują też u kotów, rzadziej u innych zwierząt, przeważnie zlokalizowane są w skórze. Komórki barwnikowe Wywodzą się z neuroektodermy, ale występują także w tkance łącznej melanocyty (u ssaków) - pochodzenie z neuroektodermy, - produkują i gromadzą melaninę - występują w nabłonkach i tkance łącznej (w skórze, włosach, strukturach oka) chromatofory (u niższych kręgowców), np. melanofory, ksantofory - pochodzenie z neuroektodermy - gromadzą różne barwniki - występują głównie w skórze Klasyfikacja odmian tkanki łącznej 1. Tkanka łączna embrionalna: tkanka mezenchymatyczna tkanka łączna galaretowata 2. Tkanka łączna właściwa: tkanka łączna wiotka tkanka łączna zbita (włóknista) tkanka łączna siateczkowa tkanka tłuszczowa 3. Tkanka łączna podporowa: chrząstka kość 4. Krew Tkanka mezenchymatyczna: komórki mezenchymatyczne substancja podstawowa Tkanka łączna galaretowata: prymitywne fibroblasty substancja podstawowa (dużo) delikatne fibryle kolagenowe (niewiele) tkanki płodowe sznur pępowinowy miazga zęba 5
Tkanka łączna wiotka: komórki tkanki łącznej + krwinki białe substancja podstawowa i włókna w równych ilościach Tkanka łączna zbita (włóknista): spoczynkowe fibroblasty zwarty układ włókien kolagenowych niewiele substancji podstawowej powszechna Tworzy wewnętrzne rusztowanie w narządach Wprowadza naczynia i włókna nerwowe w głąb narządów nieregularna skóra, twardówka, torebki narządów regularna ścięgna, więzadła, rogówka* Więzadła elastyczne więzadło elastyczne Więzadła elastyczne: rdzeń z włókien sprężystych, na obwodzie włókna kolagenowe. Takie więzadła umożliwiają np. chowanie pazurów u kotowatych fibroblasty Budowa ścięgna: zwarty, równoległy układ pęczków włókien kolagenowych pomiędzy pęczkami spoczynkowe fibroblasty układające się w szeregi niewielka ilość włókien spężystych (amortyzacja) cienkie przegrody z tkanki łącznej wiotkiej zawierające naczynia Tkanka łączna siateczkowa: komórki z wypustkami (głównie fibroblasty i makrofagi) włókna siateczkowe Tkanka łączna siateczkowa tworzy rusztowanie w narządach limfatycznych i w szpiku kostnym Tkanka tłuszczowa żółta: adipocyty jednopęchrzykowe (zwarty układ) niewiele istoty międzykomórkowej (głównie wł. siateczkowe) bogate unaczynienie budowa zrazikowa tkanka podskórna, otrzewna, torebki narządów Funkcje: gromadzenie i metabolizm tłuszczów, funkcja dokrewna 6
Adipocyt jednopęcherzykowy: duży (do 100 μm) pojedyncza wielka kropla lipidowa otoczona siecią filamentów pośrednich cienka obwodowa warstwa cytoplazmy z jądrem i organellami blaszka podstawna (!) Funkcje metaboliczne: (zależnie od zapotrzebowania) - pobieranie składników lipidów - synteza lipidów - magazynowanie lipidów - rozkład lipidów - wydzielanie składników lipidów Funkcja dokrewna: wydzielanie leptyn (hormonów hamujących łaknienie) Otyłość, istotny czynnik ryzyka niektórych chorób (układu sercowonaczyniowego, cukrzycy, zwyrodnieniowych chorób stawów) jest zazwyczaj wynikiem zwiększenia rozmiarów adipocytów wywołanego magazynowaniem nadmiernej ilości lipidów (głównie z powodu niewłaściwej diety, niekiedy zaburzeń hormonalnych) Tkanka tłuszczowa brunatna: adipocyty wielopęcherzykowe (zwarty układ) niewiele substancji międzykomórkowej bogate unaczynienie liczne zakończenia nerwowe w większych ilościach występuje u zwierząt hibernujących (wzrost temperatury ciała przy budzeniu się ze snu zimowego) i gryzoni Adipocyt wielopęcherzykowy: 20-40 μm liczne drobne krople lipidowe centralnie położone jądro liczne mitochondria blaszka podstawna - okolice śródpiersia, kręgosłupa, (rejon szyjny i międzyłopatkowy) nerek, wzdłuż aorty, doły pachowe, otrzewna Funkcje: jak tkanka tłuszczowa żółta, ponadto produkcja ciepła Mitochondria adipocytów wielopęcherzykowych zawierają w błonie wewnętrznej specjalne białko (UCP-1, termogenina), które korzystając z gradientu protonowego wytwarza energię cieplną 7