Epitelová tkáň Dept. Histology & Embryology, Faculty of Medicine MU pvanhara@med.muni.cz Petr Vaňhara, PhD Epitelová Svalová Nervová Pojivová Na základě morfologických a funkčních znaků Obsahují myofibrily  schopnost kontrakce Derivát mezodermu - KS, myokard, mezenchymu - HS Výjimečně ektoderm (např. m. sphincter a m. dilatator pupillae) Neurony a neuroglie Příjem a přenos elektrického vzruchu Derivát ektodermu, výjimečně mezenchymu (mikroglie) Dominantní přítomnost extracelulární matrix Vazivo, chrupavka, kost, tuková tkáň Derivát zejména mezenchymu Kontinuální, avaskulární vrstvy buněk s různou funkcí, orientovaných do volného prostoru, se specifickými mezibuněčnými spoji a minimem mezibuněčného prostoru a ECM Deriváty všech tří zárodečných listů SOUČASNÁ KLASIFIKACE TKÁNÍ OBECNÁ CHARAKTERISTIKA EPITELOVÁ TKÁŇ ‒ Raná a velmi inovativní událost v evoluci mnohobuněčných organismů ‒ Fyzikální a chemické hranice a rozhraní ‒ Rozdělení těla na oddíly – jedinečná a specializovaná mikroprostředí ‒ Výstelka dutin a vnějších povrchů – interakce ‒ Adheze ‒ Bazální membrána EVOLUCE EPITELOVÉ TKÁNĚ Co nás mohou naučit nezmaři a mořské houby ? VARIABILITA EPITELOVÉ TKÁNĚ  Typická morfologie a mezibuněčné spoje (těsné, adhezní, komunikační)  Avaskulární (bez cévního zásobení) – výživa z pojivové tkáně (lamina propria)  Minimum mezibuněčné hmoty  Apikobazální polarizace  Ukotvení do bazální membrány OBECNÁ CHARAKTERISTIKA EPITELOVÉ TKÁNĚ www.webanatomy.net STAVBA TYPICKÉ EPITELOVÉ BUŇKY Apikální povrch Bazální povrch Laterálnípovrch Laterálnípovrch • Připojení epitelových (endotelových) buněk k tkáním • Selektivní bariéra • Tkáňová integrita • Diferenciace • Komunikace • Difúze živin PASHE BAZÁLNÍ MEMBRÁNA  50-100nm  Glycosaminoglykany – heparansulfát  Laminin, kolagen III, IV, VI,  Nidogen/entactin  Perlecan  Proteoglykany BAZÁLNÍ MEMBRÁNA vs. BAZÁLNÍ LAMINA Dunsmore SE, Chambers RC, Laurent GJ. 2003. Matrix Proteins. Figure 2.1.2. In: Respiratory Medicine, 3rd ed. London. Saunders, p. 83; Dunsmore SE, Laurent GJ. 2007. Lung Connective Tissue. Figure 40.1. In: Chronic Obstructive Pulmonary Disease: A Practical Guide to Management, 1st ed. Oxford. Wiley-Blackwell, p. 467. Kolagen IV Laminin Perlecan, Nidogen/Entactin BAZÁLNÍ MEMBRÁNA Lamina basalis Lamina fibroreticularis Kolagenní vazivo BM ARCHITEKTURA BAZÁLNÍ MEMBRÁNY Dvě základní vrstvy – lamina basalis - 100-200nm • lamina densa • lamina rara (ext. et int.) • produkt epitelových buněk • epitely, endotelie, svalové buňky, adipocyty, Schwanovy buňky – lamina fibroreticularis • pouze epitely • retikulární vlákna  Tkáňově specifické modifikace  Descemetova membrána (BM epitelu rohovky)  Glomerulární BM (Bowmano pouzdro)  Část Bruchovy membrány v retině  … ULTRASTRUKTURA A MODIFIKACE BAZÁLNÍ MEMBRÁNY BAZÁLNÍ MEMBRÁNA V CORPUSCULUM RENIS Klinické souvislosti - Membranózní glomerulonefritida - cirkulující protilátky se váží na kapilární stěnu (BM) - komplex komplementu (C5b-C9) napadá glomerulární epiteliální buňky - narušení filtrační bariéry - proteinuria, edém, hematouria, renální selhání BAZÁLNÍ MEMBRÁNA V CORPUSCULUM RENIS EMBRYONÁLNÍ PŮVOD EPITELOVÝCH TKÁNÍ Zárodečný list Epitelové deriváty Ektoderm 1. Pokožka (vícevrstevný dlaždicový rohovějící) 2. Potní žlázy a jejich vývody (jednovrstevný a vícevrstevný kubický) 3. Výstelka ústní dutiny, pochvy a análního kanálu (vícevrstevný dlaždicový nerohovějící) Mezoderm 1. Endotel vystýlající krevní cévy (jednovrstevný dlaždicový) 2. Mezotel vystýlající tělní dutiny (jednovrstevný dlaždicový) 3. Výstelky pohlavních a močových cest (přechodní, víceřadý cylindrický, jednovrstevný kubický, jednovrstevný cylindrický) Entoderm 1. Výstelka jícnu (vícevrstevný dlaždicový nerohovějící) 2. Výstelka GIT (jednovrstevný cylindrický) 3. Výstelka žlučníku (jednovrstevný cylindrický) 4. Solidní žlázy (játra, pankreas) 5. Výstelka dýchacího traktu (víceřadý cylindrický s řasinkami, jednovrstevný cylindrický s řasinkami, kubický, dlaždicový) - derivují ze všech tří zárodečných listů EMBRYONÁLNÍ PŮVOD EPITELOVÝCH TKÁNÍ - na základě morfologie (krycí, trabekulární, retikulární) - na základě funkce (žlázový, resorpční, smyslový, respirační atd.) KLASIFIKACE EPITELOVÝCH TKÁNÍ Morfologie KLASIFIKACE EPITELOVÝCH TKÁNÍ • Tvar a uspořádání buněk Kritérium Termín Rozlišení Počet vrstev buněk Jednovrstevný Vícevrstevný Víceřadý Jedna vrstva buněk Více vrstev buněk Více vrstev jader, ale všechny buňky v kontaktu s bazální laminou Tvar povrchových buněk Dlaždicový Kubický Cylindrický Ploché dlaždicové buňky, šířka >> výška Polygonální buňky, šířka = výška Polygonální buňky, šířka < výška KRYCÍ EPITEL  Jednovrstevný dlaždicový epitel  Semipermeabilní bariéra  Endotel cév  Parietální list Bowmanova pouzdra (corpusculum renis) KRYCÍ EPITEL  Jednovrstevný kubický epitel  Sekreční a exkreční kanálky  Úprava koncentrací iontů a vody  Tubuly ledvin  Vsunuté a interlobulární vývody žláz  Povrch ovaria  Vnitřní povrch pouzdra čočky KRYCÍ EPITEL  Jednovrstevný cylindrický epitel  Sekrece a absorpce  Apikální povrch může být modifikovaný  Ochranná bariéra  Žaludek  Střevo  Žlučník  Rectum  Uterus  Vejcovody  Vývody větších žláz  Ductus papillares ledvin KRYCÍ EPITEL  Jednovrstevný cylindrický epitel KRYCÍ EPITEL  Víceřadý cylindrický epitel s řasinkami a pohárkovými buňkami  Dýchací cesty  Víceřadý cylindrický epitel se stereociliemi  Mužský reprodukční systém (epididymis) KRYCÍ EPITEL  Vrstevnatý dlaždicový epitel nerohovějící  Ústní dutina  Jícen  Pochva  Anální kanál  Hlasové valy KRYCÍ EPITEL  Vrstevnatý dlaždicový epitel rohovějící  Epidermis KRYCÍ EPITEL  Vrstevnatý kubický  cylindrický epitel  Velké vývody žláz  Spojivka KRYCÍ EPITEL  Přechodný epitel  Ledvinná pánvička  Ureter  Močový měchýř KRYCÍ EPITEL  Uspořádání jaterních hepatocytů TRABEKULÁRNÍ EPITEL TRABEKULÁRNÍ EPITEL Uspořádání jaterních hepatocytů TRABEKULÁRNÍ EPITEL TRABEKULÁRNÍ EPITEL Thymus - cytoretikulum Epitel retikulární  Cytoskelet  Adhezivní molekuly a komplexy TRABEKULÁRNÍ EPITEL Epitel krycí Epitel trabekulární Epitel retikulární SHRNUTÍ Funkce • Ochrana tkání • Transport a resorpce • Sekrece • Příjem smyslových podnětů KLASIFIKACE EPITELOVÝCH TKÁNÍ Příklad: Vrstevnatý dlaždicový epitel Mechanická odolnost - Konstantní abraze - neustálá sebeobnova - Keratin - základní strukturní protein epitelů, polymer - cytoskelet – intermediární filamenta - 54 genů pro keratiny (2011) - specifické pro vlasové folikuly, rohovku, epidermis a její deriváty, ale i v „nekeratinizovaných“ tkáních - diagnostika OCHRANA TKÁNÍ Příklad: Přechodný epitel Chemická odolnost - Buňky vytvářejí osmotickou bariéru - Apikální membrána - Uroplakiny, lipidy - Těsné spoje - Subapikální vezikuly Wiki; doi: 10.​1152/​ajprenal.​00307.​2001 OCHRANA TKÁNÍ Transport glukózy z lumen střeva do krevního oběhu Na+/K+ ATPáza - bazolaterální povrch - koncentrační gradient Na+ a K+ K+ gradient generuje negativní membránový potenciál Na+/glukózový symport na apikálním povrchu Facilitovaná difúze pomocí glukózového uniportu (GLUT2) v basolaterální membráně Acidifikace žaludku parietálními buňkami epitelu Apikální membrána - H+/K+ ATPáza + Cl− a K+ kanály Bazolarální membrána – aniontový antiport HCO3 − a Cl− ionty Kombinovanou aktivitou transportních kanálů je udržována elektroneutralita a neutrální pH v buňce a zároveň vysoká koncentrace H+ a Cl− v lumen žaludku http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21502/ TRANSPORT A RESORPCE TRANSPORT A RESORPCE - Výměna plynů mezi krví a atmosférickým vzduchem (O2, CO2) – koncentrační gradient - Bariéra – krev-vzduch - Surfaktant - Respirační oddíl plic – plicní sklípky respiračních bronchiolů, alveolárních chodbiček a váčků - Granulární (typ I) a membranózní (typ II) pneumocyty (97%) RESPIRACE RESPIRAČNÍ EPITEL - podpůrné a vlastní smyslové buňky - smyslové buňky konvertují signály z vnějšího prostředí na změnu membránového potenciálu - primární smyslové buňky (neurosmyslové) - modifikované unipolární neurony - generují přímo nervový vzruch - čichový epitel, retina SMYSLOVÝ EPITEL A SMYSLOVÉ VNÍMÁNÍ - sekundární smyslové buňky - pouze recepční úsek - v kontaktu s terminálními zakončeními dendritů, které generují nervový vzruch - vláskové buňky vnitřního ucha, chuťové pohárky SMYSLOVÝ EPITEL A SMYSLOVÉ VNÍMÁNÍ PŘESTÁVKA Charakter sekrece Jednobuněčné žlázy – Pohárkové buňky – Enteroendokrinní buňky Mnohobuněčné žlázy – Endoepitelové – Exoepitelové Holokrinní  Merokrinní  Apokrinní SEKRECE Jádra F-aktin Mucin v sekrečních granulech  Pohárkové buňky - Cylindrické žlázové epiteliální buňky - Apikální povrch - apokrinní/merokrinní sekrece mucinu - Bazální část – RER, GA, jádro, mitochondrie - Mucinogenní zrna – barvení mucinokarmínem SEKRECE – JEDNOBUNĚČNÉ ŽLÁZY  Pohárkové buňky • Zejména respirační a GI trakt • Produkují hlen (mukus) = viskózní tekutina složená z elektrolytů a vysoce glykosylovaných proteinů (muciny) • Chrání proti mechanickému i chemickému poškození • Zachycení a eliminace pevných částic • Sekrece konstitutivní nebo po stimulaci (kouř, prach, bakterie) • Mukus po sekreci expanduje 500 během 20ms • Klinické korelace: - změny ve složení nebo množství hlenu - chronická bronchitida / cystická fibróza doi: 10.1183/​1025448x.00046004 CFNormal SEKRECE – JEDNOBUNĚČNÉ ŽLÁZY SEKRECE – JEDNOBUNĚČNÉ ŽLÁZY  Enteroendokrinní buňky - Specializované buňky GIT - Argentafinní, enterochromafinní buňky - APUD = Amine Precursor Uptake Decarboxylase - Hormony - Řada typů: Typ Hormon Lokalizace/funkce D buňky Somatostatin - Žaludek, střevo, jaterní a pankreatické vývody - jako D buňky Langerhansových ostrůvků v pankreatu EC buňky Serotonin - Žaludek, střevo, žlučník - Peristaltika ECL buňky Histamin - Žaludek - Sekrece HCl G buňky Gastrin - Pars pylorica, duodenum - Sekrece HCl, pepsinu I buňky Cholecystokinin - Tenké střevo - Pankreatická šťáva, motilita žlučníku K buňky GIP (enterogastrin) - Zejména duodenum - motilita žaludku, sekrece inzulínu L (EG) buňky Enteroglukagon - Žaludek, střevo - tlumí sekreci pankreatických enzymů a peristaltiku S buňky Sekretin - Tenké střevo, dvanáctník - Tlumí sekreci HCl SEKRECE – JEDNOBUNĚČNÉ ŽLÁZY • Endoepitelové (neopouštějí epitel, např. endoepitelové žlázy uretry, konjunktiva) • Exoepitelové (epitelové pupeny v okolním vazivu) • Podle tvaru sekreční komponenty – Alveolární (acinózní) – Tubulózní – Tuboalveolární (tubuloacinózní) • Podle větvení – Jednoduché – Větvené – Složené • Podle charakter sekrece – Mucinózní – Serózní – Složené SEKRECE – MNOHOBUNĚČNÉ ŽLÁZY VÝVOJ MNOHOBUNĚČNĆH ŽLÁZ – ENDO- A EXOKRINNÍ ŽLÁZY SEKRECE – MUCINÓZNÍ ŽLÁZY SEKRECE – MUCINÓZNÍ ŽLÁZY SEKRECE – SERÓZNÍ ŽLÁZY SEKRECE – SERÓZNÍ ŽLÁZY A HIERARCHIE VÝVODŮ - mucinózní i serózní - Gianuzziho lunuly (demiluny) Giuseppe Oronzo Giannuzzi (1838-1876) SEKRECE – SLOŽENÉ ŽLÁZY SEKRECE – GIANNUZZIHO LUNULY (SERÓZNÍ DEMILUNY) Pankreatický acinus – serózní žláza, sekreční váčky ULTRASTRUKTURA ŽLÁZOVÉHO EPITELU - velké světlé jádro, zřetelný euchromatin - vyvinuté RER - GA/sekreční vezikuly - sekret nízké viskozity (serózní) - pankreas, slinné žlázy BUŇKY SECERNUJÍCÍ PROTEINY BUŇKY SECERNUJÍCÍ BIOGENNÍ AMINY - RER, GA, exocytóza - Glykoproteiny, polysacharidy - fibrogranulární vezikuly - pohárkové buňky BUŇKY SECERNUJÍCÍ MUKUS - Vyvinuté SER - Mitochondrie s tubulózními kristami - Lipidové kapénky http://www.pathologyimagesinc.com/emhandbook/tumor-recogn-section/tumor-pages/adrenocortical.html BUŇKY SECERNUJÍCÍ STEROIDY - Membránové invaginace, bazální labyrint - Acidofilní cytoplazma - Proximální tubuly ledvin, žíhané vývody slinných žláz BUŇKY TRANSPORTUJÍCÍ IONTY - Oploštělé, hvězdicovité, s prstovitými výběžky - Kontraktilní, obklopují acinus nebo vývod - Aktinová mikrofilamenta, myozin, tropomyozin, cytokeratin - Koordinace kontrakce - nexy - Slinné, slzné, potní mléčné žlázy, semenotvorné kanálky Potní žláza Sekreční buňky (D, C) Mezibuněčný vývod (IC) Myoepitelové buňky MYOEPITELOVÉ BUŇKY Regenerace a plasticita epiteliální tkáně Různé epitely mají různou schopnost regenerace (epidermis  smyslový vnitřního ucha) Multi- a oligopotentní kmenové buňky Mikroprostředí – stem cell niche Příklad: Obnova střevního epitelu REGENERACE EPITELIÁLNÍCH TKÁNÍ Příklad: Obnova střevního epitelu REGENERACE EPITELIÁLNÍCH TKÁNÍ  Metaplasie • Skvamózní metaplazie děložního krčku • Respirační cesty • Prekanceróza Jednovrstevný cylindrický Jednovrstevný cylindrický Vícevrstevný dlaždicový PLASTICITA EPITELOVÉ TKÁNĚ Wikipedia.org; http://radiology.uchc.edu Normální prostatická tkáň Hyperplasie žlázového epitelu prostaty Adenokarcinom prostaty Prostata Hyperplasie a hypertrofie PLASTICITA EPITELOVÉ TKÁNĚ Epiteliální – mesenchymální tranzice (EMT) J Clin Invest. 2009;119(6):1420–1428. doi:10.1172/JCI39104. PLASTICITA EPITELOVÉ TKÁNĚ EMT v embryonálním vývoji PLASTICITA EPITELOVÉ TKÁNĚ EMT  MET EMT  MET J Clin Invest. 2009;119(6):1438–1449. doi:10.1172/JCI38019. PLASTICITA EPITELOVÉ TKÁNĚ – PATOLOGIE PLASTICITA EPITELOVÉ TKÁNĚ PLASTICITA EPITELOVÉ TKÁNĚ – DISEMINACE NÁDOROVÉ TKÁNĚ http://www.med.muni.cz/histology pvanhara@med.muni.cz DĚKUJI ZA POZORNOST