Pojivové tkáně Vazivo, chrupavka, kostní tkáň 2032127097_88a543444b_o © Katherine Riggs Petr Vaňhara Ústav histologie a embryologie LF MU Pojivová tkáň •Univerzální a velmi plastický typ tkáně 20_05ConnectiveTissue-L-10fyvfx Pojivová tkáň – histologická klasifikace Kolagenní vazivo Specializované vazivo Podpůrná tkáň - Husté kolagenní vazivo - uspořádané - neuspořádané - Rosolovité - Elastické - Retikulární - Tukové - Chrupavka - hyalinní - elastická - vazivová - Kost - vláknitá - lamelózní - Řídké kolagenní vazivo (areolární) Pojivová tkáň – klasifikace podle funkce Strukturální - vazivo: ligamenta, šlachy, pouzdra orgánů, areorální a intersticiální vazivo - chrupavka - kost Imunitní - Imunitní buňky v areorálním a retikulárním vazivu Nutriční - Tuková tkáň HumanSkeletonFront-819x1024 cctrct Pojivová tkáň a její embryonální 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 alvin-telser-mesenchyme-embryonic-connective-tissue-h-e-stain-lm-x200 Embryonální mezenchym Vazivo Kost Chrupavka http://4.bp.blogspot.com/_guSOnFRs_Ks/TMKEqUXmaCI/AAAAAAAAAQU/4UcUX72S5H0/s1600/connective+tissue.j pg • Vazivové buňky • Základní hmota • • Vlákna • 1. Vazivo Vlastní kolagenní vazivo Řídké (areolární) vazivo - Intersticium orgánů, tkání - Strukturní podpora epitelů, atd. Husté vazivo Vazivo – histologická klasifikace - Uspořádané nebo neuspořádané Řídké kolagenní (areolární) vazivo Husté kolagenní vazivo dig_layers_mucosa-submucosa 052 Vazivové buňky (řídké kolagenní vazivo) Image116 Elastické vazivo Svazky elastických vláken (elastin) Pružné, žluté Membrána velkých arterií ElasticCT Retikulární vazivo Retikulární vlákna (kolagen) Retikulární buňky Nosná struktura pro lymfatické a krvetvorné orgány 32_Reticular_Connective_Tissue Specializované vazivo 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 Image 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 — syndecan — fibroglycan - Povrch fibroblastů, epitelových buněk - Kontakt s proteiny extracelulární matrix - Vazba růstových faktorů a podíl na aktivací nejrůznějších signální drah 1-s2 1-s2 Ng et al. (2003). Elsevier Science, San Diego. 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) Jícen 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 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 •složená 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) PŘESTÁVKA istockphoto_82213-coffee-break 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 (chybí u kloubních spojení) • chondroblasty, chondrocyty • mezibuněčná matrix (kolagenní a elastická vlákna, amorfní hmota) Složení a struktura chondroblast cartilage4 22 Kolagen typu II Proteoglykanové agregáty – glykosaminoglykany Hydrofilní charakter – zadržuje vodu → nízké tření→ hladký pohyb kloubů Hyalinní chrupavka - nejběžnější typ - dočasný skelet zárodku - epifyzální růstová ploténka - artikulační (kloubní) plochy, dýchací cesty, napojení žeber na hrudní kost - izogenetické skupiny Hypertrophic Zone of Epiphyseal Plate.jpg Tib fib growth plates.jpg schema 1-Hyaline%20Cartilage%20-%20Trachea Látková výměna Růst apozicí Intersticiální proliferace 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 • http://www.mybwmc.org/sites/all/modules/adam/graphics/images/en/21767.jpg Klinické souvislosti – poškození chrupavky Chrupavka není inervovaná a vaskularizovaná – minimální potenciál spontánní regenerace Chondrocyty nemigrují do místa poškození Poškození chrupavky vyvolává kaskádu degenerativních dějů, které mohou vést k poškození kloubu (artritida) Terapie zajišťuje - hladký pohyb kloubu - původní biomechanické/biochemické vlastnosti chrupavky - brání rozvoji dalšího poškození Klinické souvislosti Aggrecan Přítomnost aggrecanu v plasmě nebo synoviální tekutině může předpovídat rozvoj kloubního poškození - - ncprheum0216-f1 1-s2 Klinické souvislosti - Chirurgické odstranění poškozené tkáně - Aktivace buněk kostní dřeně (mikroabraze, mikrofraktury) - nevedou k obnově typické hyalinní chrupavky, vzniká spíše vazivová chrupavka - Autologní chondrotransplantace - - Autologní implantace chondrocytů - - Buněčná terapie a 3D nosiče - nosiče podporující buňky dřeně obnovující chrupavku - podpora růstu a diferenciace vhodných buněčných populací pomocí specifických molekul (růstových faktorů) - mesenchymální kmenové buňky Photos of a porous scaffold with and without a thin layer of new cartilage. A_GAM010 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 Kostrové spoje Synartrózy -Spojení vloženou tkání (chrupavka, kost nebo vazivo) -Synostózy – spojení kostní tkání – os coxae, os sacrum -Synchondrózy – spojení hyalinní chrupavkou – vývojové stádium osifikace synostóz -Symfýza – spojení vazivovou chrupavkou – os pubis, meziobratlové ploténky -Syndesmózy – husté kolagenní uspořádané vazivo – sutury lebky, spojení zubu a kostního lůžka (gomphosis) - Diartrózy -Kloubní spojení -Hyalinní chrupavka bez perichondria -Architektura chrupavky – uspořádání vláken i chondrocytů -Kalcifikace chrupavky v oblasti připojení ke kosti -Kloubní pouzdro -Stratum fibrosum -Stratum synoviale - Meniskus – vazivová chrupavka, avaskulární, bez inervace - Kloubní vazy – husté kolagenní uspořádané vazivo, elastická vlákna - Šlachové pochvy a tíhové váčky – stavba kloubního pouzdra mc_ch08_fig01 Image581 Histologická klasifikace kostí •Primární (nezralá, vláknitá) -Dočasná, vzniká při růstu a regeneraci kostí; kolagenní fibrily plsťovitě uspořádané -Nahrazuje ji později sekundární kost -Pouze v některých oblastech - ploché švy lebky, výčnělky kostí (tuberositas ossium), zubní cement přetrvává •Sekundární (zralá, lamelózní) -Lamely – kolagenní vlákna uspořádána do koncentrických vrstev (3-7um) obklopující kanálek s cévami = Haversův systém (osteon) -Spongiózní kost -Lamely tvoří trámce, se strukturou podobnou kompaktní kosti -Konce kostí (epifýzy), krátké kosti, střední vrstva plochých kostí lebky (diploe) -Kompaktní kost -Zevní a vnitřní plášťové lamely, typické Haversovy kanálky -Volkmannovy kanálky -Intersticiální kanálky File:Transverse Section Of Bone.png http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/Woven_bone_matrix.jpg File:Bertazzo S - SEM deproteined bone - wistar rat - x10k.tif Povrch kompaktní kosti •Vnější povrch -pohyblivý (synoviální) kloub – krytý hyalinní (kloubní) chrupavkou (kloubní povrch) -periosteum (periost) – membrána z hustého vaziva, rozlišitelná ve vnitřní (osteoblasty) a vnější vrstvu (vláknité vaziva) -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 NY, USA 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 Architektura a mikroskopická stavba kostí •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 •Kostní buňky - 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 •Kostní buňky - 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 •Kostní buňky - osteoklasty -složitá architektura buňky -produkují enzymy štěpící organickou složku kostní hmoty -HCl TEM of Osteoclast Osifikace primární kosti Desmogenní -Uvnitř membránových kondenzací mesenchymu -Zejména ploché kosti - Chondrogenní -Náhrada hyalinní chrupavky kostí 1.Chrupavčitý model 2.Periostální kostní límec 3.Proliferace a hypertrofie chondroblastů 4.Kalcifikace 5.Vznik primární dřeňové dutiny 6.Tvorba periostálního pupenu 7.Osifikace Osifikace sekundární kosti Remodelace primární nebo stávající sekundární kosti http://ns.umich.edu/Releases/2005/Feb05/img/bone.jpg http://ns.umich.edu/Releases/2005/Feb05/img/bone.jpg Ukládání kostní hmoty v podobě koncentrických lamel kolem cév – osteon = Haversův systém Uvnitř kanálu - vaskularizace, inervace 06-14_BoneHealing Hojení zlomenin bonekey2012221-f1 Zánět Měkký kalus Tvrdý kalus Osifikace primární kosti Remodelace a vznik sekundární kosti Aktivní imunologický, metabolický a regenerační proces •Poruchy remodelace kostní tkáně – OSTEOPORÓZA Klinické souvislosti http://1.bp.blogspot.com/-RlmeWVPsF9w/TangAgX0qFI/AAAAAAAAAHg/MiiJLkYvMZ8/s1600/osteoporotic+bone.j pg •Poruchy remodelace kostní tkáně – OSTEOPORÓZA Klinické souvislosti -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 Resorpce Depozice •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 Resorpce Depozice 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 Děkuji za pozornost www.med.muni.cz/histol/histolc.html pvanhara@med.muni.cz Petr Vaňhara, PhD. Ústav histologie a embryologie LF MU LFMU-logo mu