TKANKA ŁĄCZNA

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
• Produkcja substancji regulacyjnych działajacych
na komórki różnych tkanek
TKANKA ŁĄCZNA WŁAŚCIWA
• Magazynowanie i metabolizm tłuszczów
Tkanka łączna jest najbardziej zróżnicowaną tkanką organizmu
Komórki
Włókna
Substancja
podstawowa
Substancja międzykomórkowa tkanki łącznej
1. Substancja podstawowa (amorficzna w mikroskopie świetlnym)
- glikozoaminoglikany (GAG) – siarczany chondroityny,
heparanu, keratanu, dermatanu, kwas hialuronowy;
cząsteczki GAG są polianionami zawierającymi liczne
grupy siarczanowe i karboksylowe
- proteoglikany (białko rdzeniowe + łańcuchy GAG)
- glikoproteidy – tzw. białka niekolagenowe (np. laminina,
fibronektyna, entaktyna, trombospondyna)
- woda i jony
Tkanka łączna zawiera
znacznie więcej substancji
międzykomórkowej niż komórek
2. Włókna
- włókna kolagenowe
- włókna srebrochłonne (siateczkowe)
- włókna sprężyste (elastyczne)
Proteoglikany i ich agregaty
agregat proteoglikanów
białko rdzeniowe
proteoglikan
Substancja podstawowa ma formę sieci molekularnej wiążącej znaczne
ilości wody, odpowiada za dyfuzję gazów i substancji (odżywczych,
regulacyjnych, metabolitów) i ich dostarczenie do komórek
kwas
hialuronowy
łańcuchy GAG
1
CHARAKTERYSTYKA NIEKTÓRYCH PROTEOGLIKANÓW
Proteoglikan
Białko
rdzeniowe
(masa cz.)
GAG
Liczba
cz. GAG
Lokalizacja
Funkcje
Agrekan
210 000
siarczany
chondroityny i
keratanu
~130
chrząstka
mechaniczna;
tworzy agregaty
z kwasem
hialuronowym
Betaglikan
36 000
siarczany
chondroityny i
dermatanu
1
pogranicze
komórek i
subst.
podstawowej
wiąże czynniki
wzrostowe (TGFbeta)
Dekoryna
40 000
siarczany
chondroityny i
dermatanu
1
powszechny w
tkance łącznej
łączy fibryle
kolagenowe i
TGF-beta
Perlekan
600 000
siarczan
heparanu
2 - 15
blaszki
podstawne
strukturalna,
filtracyjna
32 000
siarczany
chondroityny i
heparanu
powierzchnie
komórek
adhezja
komórek, wiąże
czynniki
wzrostowe (FGF)
Syndekan
1-3
Włókna kolagenowe:
• zbudowane z kolagenu typu I (niekiedy II)
• kwasochłonne (mikr. świetlny)
• składają się z prążkowanych fibryli (mikr. elektronowy)
• grube (kilka µm)
• tworzą pęczki
• odporne za rozciąganie i rozerwanie
włókno
fibryle
łańcuchy α
cząsteczki
kolagenu
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:
Prążkowanie fibryli kolagenowych
wynika z uporządkowanego układu
cząsteczek kolagenu w fibryli
5.
Odcięcie końcowych odcinków peptydowych
(propeptydów) przez peptydazy – powstają cząsteczki
kolagenu
6.
Agregacja cząsteczek kolagenu w fibryle,
boczna agregacja fibryli w włókna
Włókna srebrochłonne (retikulinowe, 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)
2
Włókna sprężyste
TYPY KOLAGENU
Typ
Morfologia
Lokalizacja
I
grube włókna
kolagenowe
powszechne, m.in. skóra, ścięgna, więzadła, kość,
chrząstka włóknista, rogówka, tkanka łączna wiotka
II
cienkie włókna
kolagenowe
chrzastka szklista i sprężysta, krążki międzykręgowe,
ciało szkliste oka
III
włókna srebrochłonne
powszechne, m.in. narządy limfatyczne, szpik kostny,
skóra, mięśnie, płuca, watroba
IV
V
układy sieciowe
blaszki podstawne, torebka soczewki oka
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
w niewielkiej ilości wchodzi w skład fibryli
kolagenowych w chrząstce
XII
w niewielkiej ilości wchodzi w skład fibryli
kolagenowych w ścięgnach i więzadłach
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)
Komórki tkanki łącznej
właściwej
kom. mezenchymy
• fibroblasty
• makrofagi
• komórki plazmatyczne
• komórki tuczne
• adipocyty
kom. macierzysta
szpiku
• 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
Pochodzenie:
• z komórek mezenchymatycznych (fibroblasty i adipocyty)
• ze szpiku krwiotwórczego lub bezpośrednio z komórek krwi
(komórki tuczne, makrofagi, komórki plazmatyczne)
Fibroblasty produkują składniki substancji międzykomórkowej
W dojrzałej tkance łącznej fibroblasty przekształcają się
w słabo aktywne fibroblasty spoczynkowe
• wydłużone, zasadochłonne
• siateczka szorstka
• aparat Golgiego
• egzocytoza konstytutywna
Główne produkty wydzielnicze:
• kolageny
• elastyna i fibrylina
• glikozoaminoglikany
• proteoglikany
• białka niekolagenowe
• metaloproteazy
fibryle
kolagenowe
• cienkie, wydłużone lub wielokształtne
• słabo rozwinięte organelle
3
Makrofagi fagocytują i trawią mikroorganizmy, uszkodzone komórki,
szczątki komórek i ciała obce...
...produkują również substancje regulujące czynność innych komórek
w procesach obronnych, substancje antybakteryjne i prezentują antygeny
w reakcjach immunologicznych
fagocytoza
limfocyt B
limfocyt T
lizosomy
MAKROFAG
śródbłonek
naczyń
fibroblast
• wielokształtne (zdolne do ruchu
pełzakowatego)
• fałdy i wpuklenia błony
komórkowej (fagocytoza)
• liczne heterolizosomy (marker
makrofagów: fosfataza kwaśna)
neutrofil
szpik krwiotwórczy
• cytokiny: interleukiny, interferon, TGF, TNF
• czynniki pobudzające różnicowanie leukocytów w szpiku
• czynniki antybakteryjne: wolne rodniki, lizozym
Pochodzenie: monocyty
Dwie odmiany czynnościowe makrofagów: M1 i M2
aktywacja
PROZAPALNE
Stany czynnościowe
makrofagów:
• spoczynkowe
• wędrujące (wolne)
• aktywowane
aktywacja
PRZECIWZAPALNE
Fagocytoza:
• niespecyficzna
• specyficzna (przy
udziale receptorów)
Komórki plazmatyczne (plazmocyty) produkują immunoglobuliny
Rodzina makrofagów
Nazwa komórki
monocyty (prekursory
makrofagów)
Lokalizacja
krew
makrofagi
tkanka łączna (histiocyty),
narządy limfatyczne
szpik kostny
jamy surowicze
makrofagi pęcherzykowe
komórki Browicza-Kupffera
komórki Hoffbauera
komórki mikrogleju
osteoklasty*
*specyficzne, odmienne
płuca
wątroba
łożysko
ośrodkowy ukł. nerwowy
kość
od innych makrofagów
• „zegarowy” układ chromatyny
• zasadochłonna cytoplazma
• siateczka szorstka
• aparat Golgiego
• egzocytoza konstytutywna
Pochodzenie: limfocyty B
4
Komórki tuczne (mastocyty), po aktywacji
produkują i wydzielają czynniki prozapalne
Produkty wydzielnicze mastocytów
Magazynowane w ziarnistościach:
• histamina
• heparyna
• proteazy (chymaza i tryptaza)
• siarczan chondroityny
• czynniki chemotaktyczne przyciągające eozynofile
i neutrofile
• liczne, duże zasadochłonne ziarna
• aparat Golgiego
• nieregularne mikrokosmki
• lokalizacja w pobliżu naczyń
Syntetyzowane doraźnie i natychmiast wydzielane:
• prostanoidy (leukotrieny)
• interleukiny
• czynnik aktywujący płytki krwi
• wolne rodniki
Pochodzenie: szpik krwiotwórczy
Aktywacja mastocytów wymaga przyłączenia IgE i antygenu
Dwa rodzaje mastocytów:
• łącznotkankowe
- powszechne w tkance łącznej
- zawierają w ziarnach obie
proteazy (chymazę i tryptazę)
antygen
receptor
dla IgE
cyklaza
adenilanowa
produkcja cAMP
aktywacja
kinaz białkowych
• błon śluzowych
- w ścianach przewodu
pokarmowego
i dróg oddechowych
- mniejsze
- zawierają tylko tryptazę
- nie zawierają heparyny
fosforylacja
białek
wzrost Ca
aktywacja
fosfolipaz
EGZOCYTOZA
produkcja
leukotrienów
Efekt: wydzielanie czynników prozapalnych i lokalny stan zapalny
Klasyfikacja odmian tkanki łącznej
1. Tkanka łączna embrionalna:
• tkanka mezenchymatyczna
• tkanka łączna galaretowata
U pacjentów z alergią, mastocyty są aktywowane przez różne
nieszkodliwe antygeny (alergeny). Zależnie od miejsca kontaktu
z alergenem, odczyn zapalny rozwija się w różnych narządach:
• alergeny wdychane: jama nosowa (katar sienny), oskrzeliki (astma)
• alergeny pokarmowe: przewód pokarmowy (biegunki)
• kontakt alergenów ze skórą: alergia kontaktowa (np. pokrzywka)
Mastocyty są odpowiedzialne fazę wykonawczą reakcji alergicznych
2. Tkanka łączna właściwa:
• tkanka łączna wiotka
• tkanka łączna zbita (włóknista)
• tkanka łączna siateczkowata
• tkanka tłuszczowa
3. Tkanka łączna podporowa:
• chrząstka
• kość
4. Krew
Chorzy z alergią mają często podwyższony poziom IgE (atopia)
5
Tkanka mezenchymatyczna:
• komórki mezenchymatyczne, macierzyste i nisko zróżnicowane
• substancja podstawowa
Mezenchymatyczne komórki macierzyste
Choć tkanka mezenchymatyczna występuje
jedynie w życiu płodowym, mezenchymatyczne
komórki macierzyste pozostają w niektórych
narządach przez całe życie
Mezenchymatyczne komórki macierzyste
różnicują się w:
• fibroblasty
• chondroblasty
• osteoblasty
• adipocyty
• komórki śródbłonka
Można je uzyskać z wielu źródeł:
• szpik kostny
• krew obwodowa
• tkanka tłuszczowa (liposukcja)
• skóra
Lokalizacja: tkanki płodowe
Tkanka łączna galaretowata:
• prymitywne fibroblasty i mezenchymatyczne komórki macierzyste
• substancja podstawowa (dużo)
• delikatne fibryle kolagenowe (niewiele)
U noworodków także:
• sznur pępowinowy
• łożysko
• owodnia
Tkanka łączna wiotka:
• komórki tk. łącznej + krwinki białe
• substancja podstawowa i włókna w równych ilościach
Lokalizacja:
powszechna
Tworzy „wewnętrzne
rusztowanie”
w narządach
Wprowadza naczynia
i włókna nerwowe
w głąb narządów
Lokalizacja:
sznur pępowinowy
miazga zęba
Tkanka łączna zbita (włóknista):
• spoczynkowe fibroblasty
• zwarty układ włókien kolagenowych
• niewiele substancji podstawowej
nieregularna
Lokalizacja:
skóra, twardówka,
torebki narządów
regularna
Lokalizacja: ścięgna, więzadła, rogówka
6
Tkanka łączna siateczkowata:
• komórki z wypustkami (głównie fibroblasty i makrofagi)
• włókna srebrochłonne
Tkanka łączna siateczkowata tworzy rusztowanie w narządach
limfatycznych i w szpiku kostnym
Tkanka tłuszczowa żółta:
• adipocyty jednopęchrzykowe (zwarty układ)
• niewiele istoty międzykomórkowej (głównie wł. srebrochłonne)
• bogate unaczynienie
• budowa zrazikowa
Lokalizacja: tkanka podskórna,
otrzewna, torebki narządów
Funkcje: gromadzenie i metabolizm
tłuszczów, funkcja dokrewna
ADIPOCYT
synteza
trójgliderydów
synteza kwasów
tłuszczowych
NACZYNIE KRWIONOŚNE
lipaza
glicerol
kw. tłuszczowe
glukoza
kw. tłuszczowe
glicerol
hydroliza
trójglicerydów
Adipocyt jednopęcherzykowy:
• duży (do 100 µm)
• pojedyncza wielka kropla
lipidowa otoczona siecią
filamentów pośrednich
• 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
Czynność dokrewna:
• leptyny: działając na podwzgórze hamują łaknienie
• adiponektyna: uczestniczy w regulacji metabolizmu kwasów
tłuszczowych i glukozy
• rezystyna: uczestniczy w regulacji procesów zapalnych
Tkanka tłuszczowa brunatna:
• adipocyty wielopęcherzykowe (zwarty układ)
• niewiele substancji międzykomórkowej
• bogate unaczynienie
• liczne zakończenia nerwowe
Otyłość, istotny czynnik ryzyka niektórych chorób (układu sercowonaczyniowego, cukrzycy dorosłych) może być wynikiem:
• zwiększenia rozmiarów adipocytów wywołanego magazynowaniem
nadmiernej ilości lipidów (głównie z powodu niewłaściwej diety)
• zwiększenia liczby adipocytów (rzadziej, w wyniku działania
czynników genetycznych, lub niekiedy jako skutek „przekarmiania”
w okresie niemowlęcym)
Lokalizacja:
- u noworodków: okolice kręgosłupa
śródpiersia, nerek, doły pachowe
- u dorosłych: małe grupy komórek
w rejonie szyi, nad obojczykiem,
w śródpiersiu, wzdłuż kręgosłupa, na
górnych biegunach nerek
Funkcje: jak tkanka tłuszczowa żółta,
ponadto produkcja ciepła
7
Adipocyt wielopęcherzykowy:
• 20-40 µm
• liczne drobne krople lipidowe
• centralnie położone jądro
• liczne mitochondria
• blaszka podstawna
Adipocyty wielopęcherzykowe mają inne pochodzenie
niż jednopęcherzykowe – ich komórka prekursorowa
może się też różnicować w mioblasty tworzące włókna
mięśniowe szkieletowe
komórka prekursorowa
PRDM16+
PRDM16-
ciepło
Mitochondria adipocytów wielopęcherzykowych
zawierają w błonie wewnętrznej specjalne białko
(UCP-1, termogenina), które korzystając z
gradientu protonowego wytwarza energię cieplną
adipocyty
włókna mięśniowe szkieletowe
8