Pojivové tkáně Vazivo, chrupavka, kostní tkáň Petr Vaňhara Ústav histologie a embryologie LF MU http://temneuzemi.webzdarma.cz/Kontaktni_zabijeni/Anatomie1.jpg Pojivová tkáň a pohybový systém •pojivová, svalová a nervová tkáň •díky svým mechanickým vlastnostem je pojivová tkáň základní funkční složkou opěrného, nosného i hybného systému http://sportsblog.projo.com/bolt0819.jpg Pojivová tkáň a její původ •pojivové tkáně odvozeny ze všech tří zárodečných vrstev, zejména z mezodermu •mezodermální buňky tvoří mezenchym, vyplňující prostor mezi vznikajícími orgány embrya http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL3530/DB_Ch02/fig2_13.jpg http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL3530/DB_Ch02/DBNModel.html DEN 12 embryonálního vývoje http://embryology.med.unsw.edu.au/wwwhuman/Stages/Images/CSt9b.gif Embryonální mezenchym Vazivo Kost Chrupavka Pojivová tkáň - funkce http://www.sciencephoto.com/image/316683/large/P7800064-Collagen_fibres-SPL.jpg http://4.bp.blogspot.com/_guSOnFRs_Ks/TMKEqUXmaCI/AAAAAAAAAQU/4UcUX72S5H0/s1600/connective+tissue.j pg • Vazivové buňky • Základní hmota • • Vlákna • Vazivo Histologická stavba vaziva Řídké (areolární) vazivo Husté vazivo Histologická stavba vaziva Řídké (areolární) vazivo Husté vazivo http://www.daviddarling.info/images/dermis.jpg Vazivové buňky Image116 Image Vazivové buňky Fibroblasty • metabolicky velmi aktivní buňky • produkce mezibuněčné hmoty • vznikají z embryonálního mesenchymu • • • • • blízce příbuzné s dalšími specializovanými typy: — chondrocyty - chrupavka — osteoblasty - kost — adipocyty – tuková tkáň — myocyty – buňky hladké svaloviny http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRXsz91vRYKWKsZu9OQZ-rRfFnUdP3WAnq-N8GE2quRuNYKJbVUj5qh51kj Fibroblast Makrofág Plazmatická buňka Mastocyt Makrofág rozptýlené v řídkém vazivu: • makrofágy – fagocytóza • plazmatické buňky – produkce protilátek • mastocyty – nespecifická imunita (histamin, heparin) Vazivové buňky Buňky imunitního systému Základní hmota Amorfní, mezibuněčná hmota (extracelulární matrix) Bezbarvá, průsvitná homogenní směs glykosaminglykanů, proteoglykanů a strukturálních glykoproteinů image010 Glykosaminoglykany lineární polysacharidy tvořené disacharidovými podjednotkami - kyselinou uronovou a hexosaminem http://de.academic.ru/pictures/dewiki/72/Hyaluronsaure.png glukosamin nebo galaktosamin kys. glukuronová nebo iduronová polysacharidy bohaté na hexosaminy - kyselé mukopolysacharidy Glykosaminoglykan Výskyt Kyselina hyaluronová Pupečník, synoviální tekutina, sklivcová tekutina, chrupavka Chondroitinsulfát Chrupavka, kost, rohovka, kůže, notochord, aorta Dermatansulfát Kůže, šlachy, aorta (adventicie) Heparansulfát Aorta, plíce, játra, bazální laminy Keratansulfát Rohovka, chrupavka , meziobratlová ploténka (nucleus pulposus, anulus fibrosus) Glykosaminoglykany s výjimkou kys. hyaluronové se váží i na proteinové struktury - proteoglykany http://lh5.ggpht.com/-63bhcDuJ2IY/S3egfKEl-wI/AAAAAAAArjI/gM6yCsr_1SU/m_DSC_0119.jpg Proteoglykany — protein + převažující lineární sacharidová složka — — proteoglykanové agregáty — — vysoká schopnost vázat vodu — objem závislý na stupni hydratace — — aggrecan (chrupavka) — syndekan — fibroglykan Strukturální glykoproteiny • dominantní protein + rozvětvená sacharidová složka • interakce mezi buňkami a extracelulární matrix (proliferace, diferenciace, migrace, zánik…) http://www.fz-juelich.de/cae/servlet/contentblob/899194/normal/3412/NWG_Glykosylierung.jpg Cover image expansion ― fibronektin – spojení mezi kolagenními vlákny a glykosaminoglykany, umožňuje normální adhezi a migraci buněk ― laminin – bazální lamina – soudržnost epitelů ― chondronektin – chrupavka - adheze chondrocytů ke kolagenu (J. Nutr. 136:2123-2126, 2006) Oesophagus Klinické souvislosti Poruchy odbourávání proteoglykanů – mukopolysacharidózy (př. Syndromy Hurlerové, Hunterův, Sanfilippův, Morquitův, atd. ) http://radiologyschools.com/Radiology-Courses/peds/ms_images/Hurler's%20L%20spine%20copy.jpg - geneticky podmíněná ztráta enzymů zodpovědných za metabolismus proteoglykanů - poruchy vývoje kostry a svalstva, deformace kloubů, často orgánová selhání a mentální retardace v důsledku akumulace proteoglykanů v tkáních http://radiologyschools.com/Radiology-Courses/peds/ms_webpages/ms7cmucopoly.html http://aa.ecn.cz/img_upload/3fca9ab9b0de68ed3b43737b5d0298d4/Fonendoskop.jpg - tekutina podobná krevní plazmě - za normálních okolností v tkáních minimální množství volné tekutiny osmotický tlak hydrostatický tlak Tkáňová tekutina a edém Klinické souvislosti http://aa.ecn.cz/img_upload/3fca9ab9b0de68ed3b43737b5d0298d4/Fonendoskop.jpg Tkáňová tekutina a edém Klinické souvislosti http://aa.ecn.cz/img_upload/3fca9ab9b0de68ed3b43737b5d0298d4/Fonendoskop.jpg - lokální (zánět, úraz) i systémové příčiny (selhání ledvin, srdce) - změna hydrostatického/osmotického tlaku, nebo permeability kapilární stěny http://www.riversideonline.com/source/images/image_popup/mcdc7_edema_foot.jpg - hromadění tekutiny v mezibuněčném prostoru - místní porucha krevního oběhu Vlákna (vláknitá hmota) Kolagenní Retikulární Elastická Elastic ct16.gif (35137 bytes) ct03.gif (24826 bytes) Kolagen Elastin Šlachy a ligamenta Lymfatické orgány, kostní dřeň Membrány cév File:Unraveling Collagen.jpg I. Julian Voss-Andreae "Unraveling Collagen", 2005 Orange Memorial Park Sculpture Garden, City of South San Francisco, CA File:Collagentriplehelix.png Kolagen •skupina fibrilárních proteinů kódovaných více než 20 geny •polymer – podjednotka = tropokolagen •různé strukturní a mechanické vlastnosti (tuhost, pružnost, tloušťka…) •nejhojnější protein lidského těla (až 30% suché hmotnosti) http://www.arserrc.gov/ctmi/1948collagen.gif Typ Výskyt ve tkáních Struktura Hlavní funkce I Kost, šlachy, meniskus, dentin, škára, pouzdra orgánů, řídké vazivo, 90% typ I Fibrily (75nm) - vlákna (1-20mm) Odolnost v tahu II Hyalinní a elastická chrupavka Fibrily (20nm) Odolnost v tlaku III Kůže, cévy, hladké svalstvo, děloha, játra, slezina, ledvina, plíce Jako I, s vysokým podílem proteoglykanů a glykoproteinů - retikulární síť Udržení tvaru IV Bazální laminy epitelu a endotelu, bazální membrány Netvoří fibrily ani vlákna Mechanická podpora V Laminy svalových buněk a adipocytů, placenta, plodové obaly Podobný IV VI Intersticiální tkáň, chondrocyty - adheze spojení mezi škárou (dermis) a pokožkou (epidermis) VII Bazální membrána epitelů VIII Některé endotely (rohovka) X Růstová ploténka, mineralizující chrupavka růst kostí, mineralizace Kolagen D:\Documents\Science\Výuka\Histology Resources\Connective Tissue\Netter's Histology\Collagen.jpg http://www.orthoteers.com Kolagen Elastická vlákna •méně početná než vlákna kolagenní •polymer – tropoelastin •minimální tahová pevnost •při přetažení ztráta pružnosti •redukují hysterezi vaziva = díky své pružnosti usnadňují návrat vaziva do původního stavu po mechanické změně (návrat vazu, nebo kloubního pouzdra po natažení) http://legacy.owensboro.kctcs.edu/gcaplan/anat/Histology/elastic.gif http://www.udel.edu/Biology/Wags/histopage/empage/ect/ect3.gif Retikulární vlákna •tvoří kolagenní, prostorové sítě •kostní dřeň, slezina, lymfatické uzliny •podpůrná struktura pro buňky např. imunitního systému ve slezině nebo kostní dřeni • Tuková tkáň •energetický a tepelný rezervoár •složeno z tukových buněk (adipocytů), fibroblastů, retikulární, kolagenní a elastická vlákna, krevní vlásečnice •bílé a hnědé tukové vazivo • Hnědé tukové vazivo • plod a dítě do jednoho roku • rychlý zdroj energie • typická lokalizace – mezi lopatkami, podpažní jámy, nervový plexus příušní žlázy, mezihrudí, v okolí ledvin,, slinivky břišní, tenké střevo • drobné buňky s početnými tukovými kapénkami Bílé tukové vazivo • aktivní tvorba tukových buněk cca do dvou let života – základ budoucí tukové tkáně • bez inervace, ale s cévním zásobení • adipocyty s jedinou tukovou kapénkou v cytoplazmě • leptin (adipokininy) Chrupavka ― specializovaná tkáň s konzistentní mezibuněčnou hmotou ― pružná, mechanicky odolná ― avaskulární, bez inervace ― podpora měkkých tkání ― kloubní spojení ― nezbytná pro růst kostí http://football.calsci.com/images/knee_cartilage.jpg • perichondrium – vazivový obal chrupavky • chondroblasty, chondrocyty • mezibuněčná matrix (kolagenní a elastická vlákna, amorfní hmota) Složení a struktura chondroblast cartilage4 schema Hyalinní chrupavka • nejběžnější typ • dočasný skelet zárodku • epifyzální růstová ploténka • artikulační (kloubní) plochy, dýchací cesty, napojení žeber na hrudní kost Hypertrophic Zone of Epiphyseal Plate.jpg Tib fib growth plates.jpg 1-Hyaline%20Cartilage%20-%20Trachea Látková výměna Růst apozicí Intersticiální proliferace http://www.kneeindia.com/images/2-Knee-replacement-implant.JPG http://www.mybwmc.org/sites/all/modules/adam/graphics/images/en/21767.jpg http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/images/ency/fullsize/9494.jpg Klinické souvislosti http://aa.ecn.cz/img_upload/3fca9ab9b0de68ed3b43737b5d0298d4/Fonendoskop.jpg Klinické souvislosti Chondrotransplantace Chondrocyty Mesenchymální kmenové buňky (MSCs) – klinické studie - autologní transplantace - MSCs z pupečníkové krve - Photos of a porous scaffold with and without a thin layer of new cartilage. http://www.sciencephoto.com/image/135446/large/C0072461-Knee_cartilage_reconstruction,_artwork-SPL. jpg Elastická chrupavka •elastická vlákna v amorfní hmotě •Chondrocyty netvoří izogenetické skupiny •boltec, sluchová trubice, hrtan, epiglottis elastická chrupavka Vláknitá chrupavka •převažuje vláknitá složka – kolagen I a II – velká mechanická odolnost v tahu, tlaku i ve zkrutu •minimum amorfní hmoty – viditelné vlákny •meziobratlová ploténka, symphysis pubis, kloubní disky, okraje kloubních jamek, menisky • Kost a kostní tkáň D:\Documents\Science\Výuka\Histology Resources\Cartilage and bone\Netter's\Bone-no descriptions.jpg Spongióza Kloubní chrupavka Dutina kostní dřeně Kapiláry Diafýza Epifýza Kompaktní kost Periost Kapiláry v Haversově systému Kapiláry v Vosystému Obecná klasifikace kostí •dlouhé kosti – diafýza, epifýza, metafýza, medulární dutina – tibie, metakarpální kůstky •krátké kosti – kompaktní kost na povrchu, spongióza uvnitř – např. karpální kůstky •ploché kosti – dvě vrstvy kompaktní kosti, uvnitř spongióza – lebka, sternum, lopatka •sezamské – patella •nepravidelné – obratle, jazylka • http://www.teachpe.com/images/vertebra_labelled.jpg Povrch kosti •Vnější povrch -pohyblivý (synoviální) kloub – krytý hyalinní (kloubní) chrupavkou (kloubní povrch) -periosteum (periost) – membrána z hustého pojiva, rozlišitelná ve vnitřní (osteoblasty) a vnější vrstvu (vláknité pojivo) -pokud je kost neaktivní, převažuje vláknitá složka periostu -kolagenní vlákna periostu směřují paralelně k povrchu kosti -kolmá Sharpeyova vlákna fixují periost ke kosti http://farm7.static.flickr.com/6140/6003152325_a91c2a820e_b.jpg National Museum of Natural History Povrch kosti •Vnitřní povrch – výstelka dutin -medulární dutina -endost (endosteum) – často pouze jednobuněčná vrstva obsahující buňky remodelující kostní tkáň – osteoblasty a osteoklasty -červená kostní dřeň – krvetvorba -žlutá kostní dřeň – převažuje tuk -cévní zásobení File:Gray72-en.svg http://education.vetmed.vt.edu/Curriculum/VM8054/Labs/Lab8/IMAGES/BONE%20BLOOD%20SUPPLY.jpg http://www.xecu.net/kiirenza/anatomy/pictures/longbone1.jpg http://www.xecu.net/kiirenza/anatomy/pictures/brokebone.jpg http://www.xecu.net/kiirenza/anatomy/pictures/longbone3.jpg Epifýza Epifýza Diafýza Kloubní chrupavka Periosteum Medulární dutina Kostní dřeň Kostní dřeň Periosteum Medulární dutina Struktura adultní kosti a její remodelace http://ns.umich.edu/Releases/2005/Feb05/img/bone.jpg http://ns.umich.edu/Releases/2005/Feb05/img/bone.jpg •Složení kostní hmoty -60% minerální složka, 24% organická složka 12% H20, 4% tuky -krystaly fosforečnanu vápenatého a hydroxyapatitu http://www.nature.com/nature/journal/v412/n6846/images/412491aa.2.jpg http://bio2tech.com/resources/generic+sem+bone.jpg •Osteoblasty -specializované kostní buňky -produkují extracelulární matrix – kolagen (I) a nekolagenní proteoglykany, glykoproteiny -osteocyty http://trialx.com/curetalk/wp-content/blogs.dir/7/files/2011/05/diseases/Osteoblast-3.jpg http://www.mhhe.com/biosci/ap/histology_mh/osteocyt.jpg http://www.gla.ac.uk/ibls/US/fab/images/generic/boblast.gif SEM of osteocytes •Osteoklasty -mnohojaderné specializované kostní buňky odvozené od makrofágů -resorbují kostní matrix http://www.technion.ac.il/~mdcourse/274203/slides/Skeletal%20Tissues/6-Osteoclasts%20-%20Intramembr anous%20Ossification.jpg http://bp0.blogger.com/_AOuMhsgQteY/RlyXaYXhvLI/AAAAAAAAADo/_xdySV3WRMs/s320/boyde_bfast.jpg http://www.brsoc.org.uk/gallery/arnett_osteoclast.jpg File:Osteoclast1.jpg •Osteoklasty -složitá stavba buňky -produkují enzymy štěpící organickou složku kostní hmoty -HCl TEM of Osteoclast endochondral_ossification.gif Osifikace •Poruchy remodelace kostní tkáně – OSTEOPORÓZA Klinické souvislosti http://aa.ecn.cz/img_upload/3fca9ab9b0de68ed3b43737b5d0298d4/Fonendoskop.jpg http://1.bp.blogspot.com/-RlmeWVPsF9w/TangAgX0qFI/AAAAAAAAAHg/MiiJLkYvMZ8/s1600/osteoporotic+bone.j pg •Poruchy remodelace kostní tkáně – OSTEOPORÓZA Klinické souvislosti http://aa.ecn.cz/img_upload/3fca9ab9b0de68ed3b43737b5d0298d4/Fonendoskop.jpg -nadměrná aktivita osteoklastů -pokles hladiny estrogenů (menopauza) -zánětlivé procesy -imobilizace -nedostatečná výživa -endokrinní onemocnění -vedlejší efekt léčby (kortikoidy, antiepileptika, antikoagulancia) File:L1 2 vertebral fracture.jpg -léčba: antiresorpční látky (bisfosfonáty, estrogenové analogy), stimulace novotvorby kostní hmoty, výživa, pohyb •Poruchy remodelace kostní tkáně – OSTEOPETRÓZA Klinické souvislosti -snížená aktivita osteoklastů -vrozené onemocnění -různé stupně postižení (nervové komprese, fraktury, postižení kloubů, anemie v důsledku uzavírání medulární dutiny) http://images.radiopaedia.org/images/130505/24e8e4473dafe5ee65962c39037049_big_gallery.jpg http://aa.ecn.cz/img_upload/3fca9ab9b0de68ed3b43737b5d0298d4/Fonendoskop.jpg http://aa.ecn.cz/img_upload/3fca9ab9b0de68ed3b43737b5d0298d4/Fonendoskop.jpg Klinické souvislosti •Revmatoidní artritida -zánětlivé onemocnění autoimunitního charakteru -poškození měkkých tkání kloubu (synoviální membrána, chrupavka) i eroze kostní matrix http://www.rheumatoidarthritistreatment101.com/wp-content/uploads/2011/04/1MAY.jpg http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/images/ency/fullsize/19712.jpg Pojivové tkáně – shrnutí Velká variabilita - histologicky i funkčně – vazivo, chrupavka, kost, tuková tkáň Mechanická, strukturní, imunitní, hormonální role Velmi aktivní tkáň – nikoli jen pasivní hmota Děkuji za pozornost