Tkanka nerwowa Centralny układ nerwowy
advertisement
Tkanka nerwowa Centralny układ nerwowy Układ nerwowy umożliwia szybkie i precyzyjne komunikowanie się pomiędzy oddalonymi od siebie okolicami organizmu, dzięki czynności wyspecjalizowanych komórek gromadzących i przetwarzających informacje oraz wysyłających w odpowiedzi właściwe sygnały. Podstawową jednostką strukturalno-czynnościową jest komórka nerwowa (neuron, neurocyt). Komórki nerwowe odpowiadają za bezpośrednie komunikowanie się różnych grup komórek Neurony wytwarzają sieć precyzyjnych połączeń: ü zbieranie informacji z receptorów czuciowych ü przetwarzanie i zapamiętywanie informacji ü wysyłanie odpowiednich sygnałów do komórek efektorowych Neurony są komórkami postmitotycznymi. Dzielą się jedynie w życiu płodowym, w życiu postnatalnym komórki nerwowe nie proliferują Komórka nerwowa (neuron, neurocyt) Komórki nerwowe (> 100 mln) różnią się wielkością, kształtem, liczbą i długością wypustek oraz ich ukształtowaniem, zawartością organelli komórkowych. Wielkość komórek nerwowych – od 5 do 120 mm. Zróżnicowanie kształtu dotyczy wyłącznie perikarionów. Dendryty Wypustki protoplazmatyczne Pseudojednobiegunowe Jądro Akson Ciało neuronu (perikarion) Dłg do 1,5 m Akson (neuron) Przewodzi sygnały do innych komórek Dwubiegunowe Jądro Wielobiegunowe Buławka końcowa Część synapsy Neurony Golgi I – neuryt długi Neurony Golgi II – neuryt krótki Perikarion – ciało komórki nerwowej Komórka nerwowa – ultrastruktura Wielkość od ok. 10 – 120 mm Pęcherzykowe jądro z wyraźnie widocznym jąderkiem pęcherzykowe – z centralnie położonym jąderkiem ØJądro śródplazmatyczna ziarnista (RER) Zasadochłonne ziarna – tigroid, substancja Nissla ØSiateczka Tigroid ØAparat Golgiego – dobrze rozbudowany (procesy wydzielnicze) ØMitochondria – duża liczba - zapotrzebowanie na energię ØLizosomy – liczne, krótki okres półtrwania błony komórkowej i innych organelli. ØCytoszkielet – wysoce zorganizowany, utrzymanie unikalnego kształtu komórek (akson) § filamenty pośrednie (typu IV - neurofilamenty) - rusztowanie dla perikarionu i aksonu § mikrotubule (neurotubule) – zorganizowane w sieć. ØWtręty komórkowe - lipofuscyna, melanina Akson Tigroid Jądro Lizosomy Wypustki komórek nerwowych Wypustki protoplazmatyczne – dendryty ü zróżnicowanie dotyczące liczby, długości, szerokości, sposobu odejścia od perikarionu, przebiegu i rozgałęzień. Wypustka osiowa (akson, neuryt) ü zawsze pojedyncza wypustka - odchodzi w punkcie zw. podstawą aksonu (wzgórek aksonalny) ü bardzo długa wypustka – stała średnica ü nie ulega podziałowi na liczne rozgałęzienia ü jedynie pojedyncze gałęzie boczne - bocznice, odchodzące pod kątem prostym. W końcowym odcinku rozgałęzienie (drzewko końcowe) Komórka nerwowa ØBardzo aktywna metabolicznie, synteza białek dla prawidłowej funkcji – wydłużanie wypustek ØSynteza neurotransmiterów oraz enzymów do rozkładu ich nadmiaru acetylocholina – acetylocholinesteraza adrenalina – monoaminooksydaza (MAO) ØNeurony neurosekrecyjne - synteza neurohormonów np. wielkokomókowe jądra podwzgórza wazopresyna i oksytocyna ØPrecyzyjny transport wzdłuż aksonu (organelle komórkowe, enzymy, substancje odżywcze, neurotransmitery, neurohormony) Komórka nerwowa 2 typy transportu aksonalnego: wolny i szybki ü Wolny transport aksonalny w dół aksonu – mitochondria, lizosomy, elementy cytoszkieletu. ü Szybki transport aksonalny (postępujący): substancje chemiczne otoczone błoną, białka. Neurohormony drogą podwzgórzowoprzysadkową – zachodzi dzięki obecności neurotubul i kinezyny. • Szybki wsteczny transport aksonalny – wracają do perikarionu zużyte organella oraz błony podlegające recyrkulacji np. po uwolnieniu zawartości pęcherzyków. Transport aksonalny w patogenezie neurologicznych chorób infekcyjnych Ø Wirus wścieklizny – wsteczny transport aksonalny ® neuron – replikacja ® neurony sąsiadujące ® transport w dół aksonu – ślinianki – ślina Ø Laseczka tężca – wydziela tetanospazminę (neurotoksyna), drogą aksonalną dociera do rdzenia kręgowego (porażenie spastyczne) Synapsa chemiczna Neurony przeżywają tylko wtedy, gdy wytworzą połączenia synaptyczne (DARWINIZM NERWOWY- Gerald Edelman, laureat nagrody Nobla z 1972 r.) Poprzez synapsy neurony przekazują sygnały. Synapsa - szczególny rodzaj połączenia międzykomórkowego, umożliwia bezpośrednie komunikowanie się komórek. Substancja przekaźnikowa wydzielana w precyzyjnie określonym miejscu przez jedną komórkę i odbierana w podobnie ściśle określonym regionie przez drugą. Akson Buławka końcowa Mikrotubule Neurofilament Pęcherzyki synaptyczne Mitochondrium Powierzchnia błony postsynaptycznej Błona presynaptyczna Zgrubienie błony postsynaptycznej Szczelina synaptyczna Błona postsynaptyczna Dendryty Synapsa chemiczna Rodzaje połączeń między neuronami: Øakso-dendrytyczne Øakso-somatyczne Øakso-aksoniczne Każdy neuron wytwarza ok. 1000. Tkanka glejowa Pochodzenie neuroektodermalne Tkanka glejowa centralnego układu nerwowego (CUN) Komórki zachowujące zdolność do proliferacji Glej nabłonkowy (glej wyściółkowy) ü Ependymocyty Komórki sześcienne połączone desmosomami, mikrokosmki i 1-2 rzęski, liczne mitochondria. Część bazalna komórek w kontakcie z wypustkami astrocytów. ü Tanycyty (obok ependymocytów – komory mózgu) Wyspecjalizowane ependymocyty, część bazalna komórek zawiera wypustki – stopki na naczyniach krwionośnych. Pomiędzy ependymocytami a tanycytami połączenia zamykające. Glej właściwy ü Astrocyty: włókniste i protoplazmatyczne ü Oligodendrocyty Astrocyty włókniste Astrocyty protoplazmatyczne Tkanka glejowa Oligodendrocyty ØAstrocyty włókniste – głównie w istocie białej. Mają długie wypustki z licznymi rozgałęzieniami. ØAstrocyty protoplazmatyczne – głównie w istocie szarej. Mają krótsze wypustki, z krótkimi, ale licznymi rozgałęzieniami. ØOligodendrocyty – mniejsze niż astrocyty, z nieregularnym i ciemno wybarwiającym się jądrem. Cytoplazma – duży aparat Golgiego, liczne mitochondria i bardzo liczne mikrotubule. Funkcja – aksonalna mielinizacja. Astrocyty § Filamenty pośrednie typu III – kwaśne włókniste białko glejowe § Funkcja wspierająca, transportują cząsteczki i jony do neuronów § W razie uszkodzenia CUN proliferują § Regulacja funkcji CUN – dzięki obecności licznych receptorów, odpowiadają na różne bodźce § Absorbują lokalnie uwolnione neurotransmitery, uwalniają białka neuroaktywne np. prekursory enkefalin, somatostatyna § Wchodzą w interakcję z oligodendrocytami (neksus), regulując syntezę i obrót mieliny – cytokiny § Uczestniczą w tworzeniu bariery krew-mózg § Produkują gliotransmitery § Synteza białka S100 – udział w procesach związanych z nabywaniem i konsolidacją śladów pamięciowych (zaangażowane w modyfikacje połączeń synaptycznych, kontrolują przekazywanie informacji) Tkanka glejowa Mezoglej, mikroglej • pochodzenie mezenchymatyczne, pierwotna funkcja – fagocytoza • Stanowią ochronę immunologiczną mózgu i rdzenia kręgowego • Wchodzą w interakcję z neuronami i astrocytami, migrują do miejsc obumierania neuronów, gdzie proliferują i fagocytują obumarłe komórki • Podczas histogenezy usuwają obumierające neurony i komórki glejowe, eliminowane drogą apoptozy § Syntetyzują i uwalniają liczne cytokiny Mezoglej Wysoka aktywność w mózgu pacjentów z AIDS. Wirus HIV1 nie atakuje neuronów, ale infekuje komórki mikrogleju – synteza cytokin toksycznych dla neuronów Tkanka glejowa Tkanka glejowa obwodowego układu nerwowego (OUN) Komórki satelitarne (amficyty) Otaczają ciała komórek rzekomojednobiegunowych w zwojach Komórki Schwanna, neurolemocyty, lemocyty komórki analogiczne do oligodendrocytów CUN Osłonki włókien nerwowych Osłonkę mielinową włókien nerwowych w CUN tworzą oligodendrocyty, w OUN mielinę tworzą lemocyty oraz tworzą osłonkę neurolemalną (cytoplazma otacza włókno – włókna bezrdzenne). Lemocyty otaczają mieliną tylko jeden akson Lemocyty Osłonka mielinowa – lipidy i białka błonowe Nagi odcinek aksonu Oligodendrocyty mielinizują kilka sąsiednich aksonów w obrębie centralnego układu nerwowego Mielina Skład białkowy i lipidowy mieliny w CUN i OUN jest podobny, mielina CUN zawiera więcej sfingomieliny i glikoprotein. Trzy główne białka mieliny: ØMBP (Zasadowe Białko Mieliny; Myelin Basic Protein) obecne w mielinie CUN i OUN ØPLP (Białko Proteolipidu; Proteolipid Protein) jest obecne jedynie w mielinie CUN. Odgrywa zasadniczą rolę w rozwoju neuronalnym ØMPZ (Myelin Protein Zero) jest głównym składnikiem mieliny OUN, stanowi odpowiednik PLP. MPZ sięga do przestrzeni międzykomórkowej - interakcja z podobną cząsteczką MPZ stabilizacja sąsiadujących błon Białka mieliny są silnymi antygenami i odgrywają ważną rolę w chorobach autoimmunologicznych w CUN i OUN) Degeneracja i regeneracja tkanki nerwowej Ø Neurony, jako nie dzielące się komórki, podlegają degeneracji ØWypustki komórek nerwowych CUN, w ograniczonym stopniu, są regenerowane dzięki zdolności perikarionu do syntezy Ø Włókna nerwów obwodowych regenerują, jeżeli ich perikariony nie są uszkodzone ØNeurony nie wytwarzające połączeń synaptycznych obumierają – transneuronalna degeneracja ØKomórki glejowe CUN i OUN dzielą się mitotycznie Zmiany w perikarionie po uszkodzeniu włókna ü Chromatoliza - zanik substancji Nissla, zmiana barwliwości neuroplazmy ü Wzrost objętości perikarionu ü Migracja jądra na obwód perikarionu Okolica uszkodzenia ü Proksymalny i dystalny odcinek aksonu w pobliżu uszkodzenia degeneruje Wzrost aksonu ü Wzrost aksonu następuje natychmiast po usunięciu przez makrofagi 0,5 – 3 mm/dzień pozostałości po uszkodzeniu üMakrofagi produkują IL-1 stymulującą lemocyty do syntezy substancji promujących wzrost nerwu ü Lemocyty proliferują, układając się w kolumnę – droga przebiegu wzrastającego aksonu, aż do narządu efektorowego § Kiedy przerwa pomiędzy proksymalnym i dystalnym odcinkiem włókna zbyt duża (amputacja), poprzez wzrost nowego włókna nerwowego może tworzyć się zgrubienie lub nerwiak (neuroma) – spontaniczny ból. Rozwój układu nerwowego Ok. 17 dzień rozwoju pomiędzy węzłem pierwotnym a płytką przedstrunową Neurulacja pierwotna Wytworzenie przedniego i środkowego odcinka cewy nerwowej Ok. 21 dzień rozwoju 3 tydzień rozwoju Rozwój układu nerwowego Grzebienie nerwowe Płytka nerwowa ØNeurony rzekomojednobiegunowe zwojów międzykręgowych Grzebienie nerwowe Cewa nerwowa Warstwa płaszczowa ØGlioblasty – lemocyty, komórki satelitarne ØKomórki rdzenia nadnerczy ØMelanoblasty – melanocyty (melanofory naczyniówki oka) ØKomórki C tarczycy i komórki APUD ØMezoglej (z mezenchymy pochodzącej z neuroektodermy) ØMezenchyma głowy i szyi Warstwa płaszczowa Warstwa wyściółkowa ØGlioblasty – komórki glejowe CUN Astrocyty protoplazmatyczne i włókniste, oligodendrocyty ØNeuroblasty Neurony CUN Neurony dwubiegunowe – siatkówki, nabłonka węchowego Grzebienie nerwowe Warstwa wyściółkowa ØEpendymoblasty, Tanycyty – glej nabłonkowy Cewa nerwowa ØKomórki nabłonkowe splotu naczyniówkowego ØPituicyty – komórki tylnego płata przysadki mózgowej ØPinealocyty – komórki szyszynki Rozwój układu nerwowego Migracja komórek z grzebieni nerwowych Wzrost aksonu • laminina, fibronektyna, GAG • Neutrofiny, substancje wydzielane przez różnicujące się mięśnie ↑ • Tenascyna ↓ Ośrodkowy (centralny) układ nerwowy Mózgowie – mózg, pień mózgu, móżdżek. Rdzeń kręgowy Istota szara – zgrupowanie ciał komórek nerwowych i początkowych, pozbawianych mieliny, aksonów. Agregaty ciał komórek nerwowych zamkniętych w istocie białej – jądra. Zrąb stanowią głównie astrocyty (protoplazmatyczne), tworzące pilśń nerwową Pomiędzy wypustkami astrocytów - proteoglikany. Oprócz astrocytów obecne oligodendrocyty i komórki mikrogleju. Istota biała – nagromadzenie aksonów otoczonych mieliną. Zrąb stanowią astrocyty (głównie włókniste), nieliczne oligodendrocyty i komórki mikrogleju. Nie zawiera ciał komórek nerwowych. Granica pomiędzy istotą białą i istotą szarą Istota biała Przekroje poprzeczne przez włókna nerwowe otoczone mieliną (odpłukana podczas utrwalania) Istota szara Ciała komórek nerwowych i ich wypustki Kora mózgu 1. Warstwa drobinowa Wrzecionowate neurony poziome Aksony i dendryty równolegle do kory 2. Warstwa ziarnista zewnętrzna Neurony piramidalne (aksony ku istocie białej) Neurony ziarniste 3.Warstwa piramidalna Neurony piramidalne (aksony > istota biała, dendryty > w-wa drobinowa) 4. Warstwa ziarnista wewnętrzna małe neurony piramidalne, neurony ziarniste (aksony i dendryty do sąsiednich neuronów, długie dendryty do powierzchni kory). Smuga zewnętrzna 5. Warstwa zwojowa Duże neurony piramidalne (Betza) Małe neurony ziarniste Smuga poprzeczna wewnętrzna 6. Warstwa komórek różnokształtnych Neurony piramidalne małe Neurony wrzecionowate Istota biała Gładkomózgowie zaburzona migracja neuronów w życiu prenatalnym. Nieprawidłowo zorganizowana kora mózgu Kora móżdżku Kora móżdżku 1. Warstwa drobinowa Neurony gwiaździste - aksony tworzą synapsy z kom. w-wy zwojowej. Neurony gwiaździste duże (koszyczkowe) 2. Warstwa zwojowa Neurony gruszkowate – Purkinjego. Dendryty → w-wa drobinowa, aksony → istota biała 3. Warstwa ziarnista Małe neurony ziarniste – aksony kształt T Neurony ziarniste duże (Golgi II) Neurony poziome dwubiegunowe Istota biała Włókna dochodzące: a) Kiciaste – z rdzenia kręgowego b) Pnące – z jąder nerwu przedsionkowego Rdzeń kręgowy Rogi przednie: 6 grup jąder zawierających dwa rodzaje neuronów 1. Ruchowe 2. Powrózkowe Rogi tylne (grzbietowe): Aksony neuronów ruchowych unerwiają a) Rogi grzbietowo-brzeżne grupy różnych mięśni szkieletowych. Neurony o średnicy 50mm – udział Neurony powrózkowe, małe kom. oddające w przekazywaniu i modyfikowaniu liczne włókna kojarzeniowe, bodźców bólowych, cieplnych i dotykowych. łączące neurony ruchowe różnych jąder b) Tylna część rogu – część galaretowata i różnych poziomów rdzenia. Małe wrzecionowate neurony oddają liczne włókna kojarzeniowe. Rogi boczne (część pośrednia): c) Część brzuszno-środkowa. Neurony o średniej wielkości. Zawiera duże neurony wielobiegunowe, Zawiadują skurczami mięśni Przenoszą i modyfikują impulsy gładkich naczyń krwionośnych, o położeniu przestrzennym. mięśni przywłośnych oraz wydzielaniem potu. Opony mózgowo-rdzeniowe Ośrodkowy układ nerwowy otoczony jest włóknistymi błonami – oponami mózgowo-rdzeniowymi. Opona miękka Jama podpajęczynówkowa Naczynia wnikające do mózgu Opona twarda – najbardziej zewnętrzna Pajęczynówka – leżąca pośrednio Opona miękka, pokrywająca powierzchnię mózgowia i rdzenia kręgowego, dopasowując się do ich kształtu. Przestrzeń okołonaczyniowa Opony oddzielają od siebie: jama podtwardówkowa i jama podpajęczynówkowa. Wszystkie opony wywodzą się z mezenchymy. PŁYN MÓZGOWO-RDZENIOWY Produkowany w ilości ok. 14 do 36 ml/h, wymiana całkowita jego objętości 4 – 5 razy dziennie. Jest wodnistą, przejrzystą, lekko alkaliczną cieczą. Jego ciśnienie osmotyczne zbliżone do ciśnienia osocza krwi. Funkcja: v Ochronna, jako układ amortyzujący wstrząsy mechaniczne v Ochrona przed wzrostem ciśnienia wewnątrzczaszkowego v Wymiana między tkankami CUN a płynem (mechanizm mało znany) BARIERA KREW-PŁYN MÓZGOWO-RDZENIOWY Utrzymuje chemiczną stabilność płynu. 1. Śródbłonek ciągły naczyń splotu naczyniówkowego 2. Komórki nabłonka sześciennego z połączeniami zamykającymi Bariera krew-mózg (B-BB) Opona miękka Stopka końcowa pod oponą miękką Powierzchnia mózgu Błona podstawna Astrocyt Stopka końcowa okołonacyniowa Mielina Makrofag Oligodendrocyt Naczynie włosowate Komórka mikrogleju Neuron v Astrocyty układające się nabłonkowo na powierzchni mózgu tworząc błonę glejową graniczą powierzchowną, v Tworzące wypustki zakończone płytką – stopka ssąca, na powierzchni naczynia v Połączenia zmykające pomiędzy komórkami śródbłonka v Obecność makrofagów (mikroglej) w przestrzeni okołonaczyniowej 1. Śródbłonek naczyń włosowatych ciągły, bez okienek, z połączeniami zamykającymi 2. Błona podstawna ciągła 3. Astrocyty tworzące stopkę ssącą Komórka mikrogleju Astrocyt Komora Ependyma Obszary pozbawione bariery: Øpodwzgórze Øobszar guza popielatego Ølejek Øtylny płat przysadki Ødno komory IV Øszyszynka Główne drogi transportu cząsteczek przez BBB a) b) c) d) e) Substancje rozpuszczalne w wodzie Substancje lipofilne – błona komórkowa (barbiturany, etanol) Transportery obecne w błonie komórek śródbłonka (np. GLUT1) Endocytoza za pośrednictwem receptorów i transcytoza (insulina, transferyna) Endocytoza adsorbcyjna i transcytoza - białka osocza (albuminy) Leki przekraczają barierę krew-mózg drogami b – e, ale głównie b Znaczenia kliniczne bariery krew-mózg Funkcjonalna bariera zabezpieczająca przed pasażem z krwi do tkanki nerwowej niektórych substancji, jak antybiotyki, substancje chemiczne i bakterie, utrzymywanie homeostazy w mózgu. ØWszystkie substancje przedostające się do mózgu muszą być transportowane przez komórkę śródbłonka. Woda, gazy i cząsteczki rozpuszczalne w lipidach (lipofilne) – dostęp wolny. ØPasaż glukozy i innych wybranych cząsteczek. ØNieprzepuszczalna dla wielu substancji, w szczególności dla leków stosowanych w terapii infekcji lub chorób nowotworowych. ØJeżeli bariera krew-mózg uszkodzona, płyn tkankowy akumuluje się w tkance nerwowej – obrzęk mózgu. ØAstrocyty wytwarzające stopkę ssącą utrzymują funkcję bariery – transport płynu i jonów z przestrzeni okołoneuronalnej do naczyń krwionośnych. Degeneracja i regeneracja tkanki nerwowej ØNeurony, jako nie dzielące się komórki, podlegają degeneracji ØWypustki komórek nerwowych CUN, w ograniczonym stopniu, są regenerowane dzięki zdolności perikarionu do syntezy Ø Włókna nerwów obwodowych regenerują, jeżeli ich perikariony nie są uszkodzone ØNeurony nie wytwarzające połączeń synaptycznych obumierają – transneuronalna degeneracja ØKomórki glejowe CUN i OUN dzielą się mitotycznie Zmiany w perikarionie po uszkodzeniu włókna ü Chromatoliza - zanik substancji Nissla, zmiana barwliwości neuroplazmy ü Wzrost objętości perikarionu ü Migracja jądra na obwód perikarionu Okolica uszkodzenia ü Proksymalny i dystalny odcinek aksonu w pobliżu uszkodzenia degeneruje ü Wzrost aksonu następuje natychmiast po usunięciu przez makrofagi pozostałości po uszkodzeniu ü Makrofagi produkują IL-1 stymulującą lemocyty do syntezy substancji promujących wzrost nerwu ü Lemocyty proliferują, układając się w kolumnę – droga przebiegu wzrastającego aksonu, aż do narządu efektorowego § Kiedy przerwa pomiędzy proksymalnym i dystalnym odcinkiem włókna zbyt duża (amputacja), poprzez wzrost nowego włókna nerwowego może tworzyć się zgrubienie lub nerwiak (neuroma) – spontaniczny ból. Zakończenia nerwowe Receptory czucia powierzchniowego – odbywa się w nich odbiór działających na nie środowiskowych bodźców fizycznych i chemicznych, ich przetwarzanie i generacja w postaci potencjału receptorowego oraz wzbudzanie potencjału czynnościowego, w dochodzących do nich, zakończeniach nerwowych. Występują w postaci wolnych zakończeń nerwowych lub wyspecjalizowanych struktur otorbionych (obecność tkanki łącznej). Øwolne zakończenia nerwowe lub związane ze złożonymi strukturami torebkowymi Øreceptory bodźców bólowych, termicznych i mechanicznych (dotyk, ucisk). Wolne zakończenia nerwowe – nagie dendryty neuronów czuciowych Dotykowe zakończenia nerwowe korzeni włosów otaczają je na kształt torebki i wnikają, aż do pochewek wewnętrznych Ciałka (Komórki) Merkla – wrażliwe na ucisk Komórka naskórka warstwy kolczystej, do której przylega zakończenie nagiego dendrytu. Komórki Merkla zawierają pęcherzyki i wydzielają neurotransmitery polipeptydowe – VIP (aktywny polipeptyd jelitowy), enkefalinę i pankreostatynę. 0,5x2,0 mm Otorbione zakończenia nerwowe Ciałko Meissnera – wrażliwe na wibracje małej częstotliwości Brodawki skóry właściwej, nieowłosiona skóra opuszków palców, dłoni, podeszwy, warg, sutków, spojówka Ciałko blaszkowate (Vatera-Pacciniego) ØCiałko Krausego wrażliwe na wibracje i położenie przestrzenne sygnału ØCiałko Ruffiniego wrażliwe na rozciąganie i ucisk Skóra właściwa, tkanka podskórna, błony śluzowe, torebki stawowe Tkanka podskórna, krezka, torebka stawowa, narządy wewnętrzne. Wrażliwe na wibracje większych częstotliwości.
