Regenerace  reparace
Hojení ran
Buněčný stres a poškození a následné reakce
Typy buněk a tkání z hlediska proliferace
Podstata regenerace vs. reparace
Průběh a poruchy hojení ran
Buňky a tkáně mohou být poškozeny různě:
• fyzikálně
– mechanické
• trauma (např. lacerace, incize, abraze, ...
– tepelně (popálení, omrznutí)
– záření (UV, ionizující)
• chemicky
– oxidační stres (reaktivní metabolity kyslíku, angl. ROS)
– toxiny (např. bakteriální)
– poleptání (kyseliny a louhy)
• biologicky
– invaze mikroorganizmů s destrukčními vlastnostmi
(zejm. proteázy)
• flegmóna, gangréna
• imunologicky (indukce apoptózy)
– komplement
– cytotoxické lymfocyty, NK bb.
• hypoxií
– ischemická nekróza
• + nedostatek živin a hromadění metabolitů
• a konečně přirozený zánik/ztráta bb.
– destrukce v RES (např. erytrocyty)
– mechanické odloučení (např. střevní epitel)
– fagocytóza
důsledky jdou pro
buňky buď fatální
(buněčná smrt) nebo
se stresu adaptuje
Buněčný stres – možnosti adaptace
• různé typy stresů
– oxidativní
– misfolded proteins
– hypoxie
– nutriční deficit (b. „hladovění“)
• indukují různé typy odpovědí v
závislosti na typu stresu,
závažnosti a trvání
– signální vedoucí k přežití
• (A) reparace DNA poškození
• (B) antioxidační enzymy
• (C) reparace proteinů - heat shock
proteiny
– chaperony zabraňují misfoldovaným
proteinům agregovat a pomáhají
refoldingu
• (D) unfolded protein response
• (E) autofagie
• (F) reakce na hypoxii
– apoptóza
(A) Reparace DNA
• reakce buňky na poškození DNA
– detekce poškození (p53)
– zástava b. cyklu (inhibitory cyklin
dependentních kináz, např. p21)
– pokus o opravu
– apoptóza
• typy reparací podle poškození
– bodové mutace  mismatch repair
– jednovláknové zlomy (angl. single
strand breaks)  excizní reparace
– dvouvláknové zlomy (angl. double
strand breaks)
• většinou pro buňku letální (apoptóza)
• homologní rekombinace
– fyziologicky nezbytná pro meiotický
crossing-over
• nehomologní ligace – jeden z
mechanizmů maligní transformace
buňky
– translokace
– inzerce
(A) DNA reparační geny jsou tumor supresorové geny!!
• (1) geny reparace chybného párování
(“mismatch repair”)
– nestabilita délky mikrosatelitových lokusů
(např. HNPCC = Hereditary Non-Polypous
Colon Cancer)
• (2) geny excizní reparace
• (3) geny homologní rekombinace
– hlavní dráha aktivovaná při poškození DNA
(double strand break) zahrnuje:
• BRCA1 a BRCA2
• ATM, ATR – jinázy
• CHK1 a 2 – checkpoint kinázy
– ATM, ATR/CHK2 (CHK1)  p53/MDM2 
p21  “growth arrest”
• vrozená porucha reparačních genů je
podkladem několika dědičných typů
nádorových onemocnění
• ataxia telengiectatica
• Bloomův syndrom
• Fanconiho anemie
• xeroderma pigmentosum
• syndrom fragilního X
(B) oxidační stres a antioxidační obrana
• hlavní zdroj jsou mitochondrie (ale také
enzymy fagocytujících bb. )
• normálně není  1 – 2 % kyslíku
konvertováno na vodu ale superoxid (O2-)
• superoxid je konvertován na
hydrogenperoxid (H2O2)
– spontánně
– v reakci katalyzované superoxiddismutázou
(SOD)
• peroxid je “detoxifikován” katalázou (CAT) a
glutathionperoxidázou (GPX) na vodu a kyslík
• když ne, tak reaguje s dalšími látkami a
makromolekulami a poškozuje buněčné
struktury (oxidace, lipoperoxidace)
• normální (nevyhnutelná) produkce ROS je
fyziologicky kompenzován působením
– enzymatických antioxidačních mechanismů
• SOD, KAT, GPX, …
– neenzymaticky
• vit. E, glutathion, thioredoxin, kys. močová,
bilirubin, …
• oxidační stres znamená situaci kdy tvorba
ROS přesáhne možnosti jejich degradace
(B) příklad - biologické efekty a důsledky
ionizujícího záření
• přímá ionizace makromolekul
• nepřímá cestou “radiolýzy”
vody
– vznik reaktivních metabolitů
kyslíku (ROS)
• důsledky:
– blokáda b. cyklu  apoptóza
• mitotická nebo post-mitotická
smrt (proliferující bb.)
– mutace (genové nebo
chromozomální)
• reparace
• ne-reparabilní změny
– somatické bb.  kancerogeneze
(C) Reparace proteinů – Hsp / chaperony
Princip funkce chaperonů
Chaperone-assisted protein folding.
Hsp70 is required for the productive
folding of newly synthesized proteins,
their translocation across intracellular
membranes (endoplasmic reticulum,
mitochondria, lysosomes) and import
into and export out of the nucleus.
Specialized client proteins are
transferred to hsp90 and held in
activation-competent states. This
includes signaling kinases (Raf-1, Akt,
RIP), hormone receptors (glucocorticoid
hormone receptor) and transcription
factors (HSF1, HIF1). Heat shock (HS) and
other protein-damaging stresses cause
protein misfolding and aggregation,
which can be limited by the heat-shock
proteins Hsp90, Hsp70 and Hsp27. These
misfolded proteins can be rescued by
the refolding activity of Hsp70. Proteins
that cannot be productively refolded are
targeted to the proteasome for
degradation. The Hsp90-binding drug
geldanamycin (GA) causes release of
client proteins resulting in proteasomal
degradation
(C) Degradace proteinů – celulární i extracelulární
• intracelulární systém
– ubiquitin/proteasom: označení poškozených proteinů ubiquitinem a jejich
degradace v S26 proteasomovém komplexu
– lysozomální proteázy („lysosomal storage“ choroby, napr. Niemann-Pick)
• extracelululární proteázy
– plasmin: fibrinolýza
– matrix-metaloproteinázy (MMPs): remodelace tkání, angiogeneze, metastazování
• luminální GIT proteázy
– trávení: žaludek, střevo, pankreas
10
(D) Unfolded protein response (UPR)
• stres
endoplazmatického
retikula
– vysoký požadavek na
syntézu proteinů 
jejich misfolding  UPR
•  zpomalení
proteosyntézy, oprava
(refolding) a přežití
• příliš velké nároky 
selhání  apoptóza
– např. diabetes typu 2
vedoucí k sekundárnímu
selhání -bb. pankreatu
• v důsledku inzulinové
rezistence stoupají
nároky na syntézu
inzulinu
(E) Autofagie - lyzozomální rozklad proteinů
• fyziologicky např.
adaptace bb. na
hladovění – rozklad
vysokomolekulárních
nitrobuněčných
proteinů a organel a
jejich využití pro
tvorbu ATP
• patologicky podstata
atrofie, význam u
nádorů,
neurodegenerativních
onem. a
myopatií
• zásadní je signální
dráha mTor
(F) Reakce bb. na hypoxii
• “kyslíkový senzor” buněk = adaptace
• při pO2<40mmHg (5%)
–  transkripční faktor HIF-1 (hypoxia-inducible factor)
• konstitutivní exprese HIF-1 podjednotky, ale indukovaná exprese HIF-1
podjednotky
• po heterodimerizaci se HIF-1 váže na HREs (hypoxia-response elements) cílových
genů
– exprese genů pro
• enzymy zvyšující intenzitu glykolýzy a produkce ATP anaerobní cestou
• angiogenní faktory (např. VEGF, angiopoetin-2) – zvýšení vaskularizace tkání
• erytropoetin – zvýšení počtu erytrocytů
• při vyšším stupni pro-apoptotické geny
• pokud hypoxie trvá a je kritická vede k zániku buněk
– nekrózou
• akutně vzniklá kritická hypoxie (porucha Na/K ATPázy) – otok buněk a prasknutí
– apoptózou
• subkritická hypoxie – aktivace kaspáz
„Kyslíkový“ senzor buněk
HIF-1a regulation by proline
hydroxylation. (a) In normoxia,
hypoxia-inducible factor (HIF)-1a is
hydroxylated by proline
hydroxylases (PHD1, 2 and 3) in
the presence of O2, Fe2+, 2oxoglutarate
(2-OG) and
ascorbate. Hydroxylated HIF-1a
(OH) is recognised by pVHL (the
product of the von Hippel–Lindau
tumour suppressor gene), which,
together with a multisubunit
ubiquitin ligase complex, tags HIF-
1a with polyubiquitin; this allows
recognition by the proteasome
and subsequent degradation.
Acetylation of HIF-1a (OAc) also
promotes pVHL binding. (b) In
response to hypoxia, proline
hydroxylation is inhibited. VHL is
no longer able to bind and target
HIF-1a for proteasomal
degradation, which leads to HIF-1a
accumulation and translocation to
the nucleus. There, HIF-1a
dimerises with HIF-1b, binds to
hypoxia-response elements (HREs)
within the promoters of target
genes and recruits transcriptional
co-activators such as p300/CBP for
full transcriptional activity. A range
of cell functions are regulated by
the target genes, as indicated.
Abbreviation: CBP, CREB-binding
protein; Ub, ubiquitin.
Selhání adaptace – buněčná smrt
• základní typy
– nekróza
• pasivní (bez spotřeby ATP, buňka sama o ní
nerozhoduje)
• zpravidla zasahuje vícero bb.
• začíná narušením b. membrány
• vede k zánětu (vylití b. obsahu do okolí)
• aktivace často kritickou hypoxií, osmoticky,
mechanicky, termicky, …
– apoptóza
• aktivní = programovaná, spotřeba ATP
• může se omezit pouze na jednu či několik málo
bb.
• membrána celistvá do konce
• nevede k zánětu (b. materiál rozložen před
zánikem b. a separován v apopt. tělíscích)
• aktivace často imunitními mechanizmy,
poškozením DNA, subkritickou ischemií
– příklad koexistence obou typů – infarkt
myokardu
• absolutně hypoxická zóna  nekróza
• omráčen ý a hibernující myokard  pokud
nerevaskularizován rychle apoptóza
Apoptóza
• forma aktivní (spotřebovává energii), řízené buněčné smrti postihující izolované buňky =
„programovaná buněčná smrt„
• indukce
• vnější cesta (receptorová dráha)
• DEATH receptory (FAS, TNFR) a jejich ligandy (Fas ligand, TNFa, LTA, TRAIL) = DISC (death-inducing signalling complex)
• Tc lymfocyty a NKbb (granzyme)
• absence růstových stimulů
• vnitřní cesta (nereceptorová) - zásadní úlohu mají mitochondrie
• ROS, hypertermie, poškození DNA, hypoxie, hladovění, …
• permeabilizave mitoch. membrány (Bax, …), uvolnění cytochormu c a Ca
• v cytoplazmě tvorba apoptozomu - cytochrom c + Apaf + ionty Ca a aktivace “horních” kaspáz (pro-caspase 9)
• obě cesty konvergují na úrovni kaspázy 3, na regulaci obou drah se podílí členové rodiny Bcl
• anti-apoptotické (Bcl-2, Bcl-X, …)
• pro-apoptotické (Bax, Bak, Bad, …)
• realizace apoptózy
• kaspázy (cysteinové aspartázy)
• horní kaspázy (receptorová cesta k-8, nereceptorová k-9
• dolní kaspázy (-3, -6, -7)
• substráty: cytoskelet, membránové proteiny
• endonukleázy
• fragementace DNA
• morfologie apoptózy: zakulacení buňky,  budding  apoptotická tělíska
Dráhy aktivace apoptózy
Tvorba apoptozomu a konvergence drah
Obnova a remodelace tkání
• reakce na poškození a přirozenou ztrátu bb.
– regenerace
• regenerativní potenciál tkání
– labilní tkáně
» vysoký obrat bb.
» skvamozní, glandulární a GIT epitelie,
kostní dřeň
– stabilní tkáně
» nízká proliferační aktivita, ale zvyšuje se
při poškození
» hepatocyty, tubulární epitelie ledvin,
fibroblasty, osteoblasty, endotel, glie
– reparace (reakce na poškození, ne
sebeobnova)
– permanentní tkáně (terminálně diferencované)
» nedělí se = nemohou regenerovat
» hojí se za tvorby jizvy
» neurony, svalové bb.
• patologická změna
– velikosti buněk = hypertrofie
– počtu buněk = hyperplazie
– metaplazie = náhrada jiným typem
– dysplazie = kvalitativní změny
Kmenové buňky
• základními vlastnostmi KB jsou
– schopnost sebeobnovy
• tj. dělení bez diferenciace (asymetrické)
– produkce specializovaných bb.
(regenerace tkání)
• typy KB
– časné KB (toti-/omnipotentní)
• embryonální (blastocysta, pre-implantační
stadium)
• dávají vznik všem typům buněk těla
• jako jediné nepotřebují ke stimulaci dělení
růstové faktory, u všech ostatních je buněčný
cyklus startován mitogeny
– zralé KB (adultní, somatické)
• pluripotentní
– dávají vznik omezenému repertoáru bb.
» např. hematopoetické KB,
mesenchymální KB, …
» CAVE progenitorové bb.
• monopotentní
– dávají vznik jednomu typu bb.
» např. KB bazální vrstvy kůže
Adultní (somatické) KB
• lokalizovány ve většině tkání jako zdroj bb. pro
neustálou obnovu, nahrazování a hojení tkáně
• pluripotentní, tzn. dávají vznik několika typům
bb. specifické tkáně ale ne ostatních tkání resp.
jakýmkoliv
• tuto schopnost mají pouze embryonální KB, nicméně
jakási univerzalita existuje ale je omezená
– funkčně identická obnova = regenerace
• rychlá - epidermis, střevní epitel, krevní elementy,
endometrium, …
• pomalá – hepatocyty, epitely ledvinných tubulů, …
– jestliže nejsou KB přítomny, pak není regenerace
možná a poškozená tkáň se hojí pomocí vazivové
tkáně resp. glie = reparace
• kardiomyocyty po infarktu
• svalové bb. po laparotomii
• neurony po mozkové mrtvici
• příklady adultních KB
– pluripotentní hematopoietická
• všechny typy krevních elementů
– stromální (mesenchymální)
• obnova kosti (osteoblasty), chrupavky, adipocyty, …
– další (mamární, intestinální, …)
23
Příklad somatické pluripotentní KB -
hematopoéza
Diferenciace KB
Poškození tkání (bez ohledu na příčinu)
• z hlediska rozsahu
– ojedinělé poškození několika bb. (apoptóza nebo nekróza)
– masivní (apoptóza nebo nekróza)
• z hlediska průběhu
– akutní
• např. ak. hepatotoxicita, kritická ischemie (infarkt), lýza komplementem,
– chronické
• např. imunologicky (b. autoimunita), hypoxicky, mechanicky, …
• průběh procesu hojení a o jeho výsledku rozhoduje
– typ tkáně (proliferující vs. neproliferující)
– způsob poškození (apoptóza vs. nekróza)
– rozsah zánětové reakce (výraznější proteolytická destrukce)
– (ne)zachovaní stromatu tkáně (např. retikulinová kostra jater.
parenchymu, stroma kostní dřeně, bazální membrána epitelů, …)
– individuální okolnosti daného jedince (komorbidity, stav nutrice,
event. imunideficit, kr. zásobení tkáně a inervace aj.)
Odpověď tkání na poškození – hojení (ran)
• hojení je sekvenční proces směřující k
obnovení celistvosti tkáně, jejich tenzních
vlastností a funkce (pokud možno)
• stadia
– (1) hemostáza
• primární a sekundární hemostáza
• téměř paralelně fibrinolýza
– (2) akutní zánět
• s cílem eliminovat příp. invadující
mikroorganizmy
• a samozřejmě odstranit poškozenou a
nekrotickou tkáň a buněčné debris
– (3) následovaný proliferací
• (a) restitucí ad integrum (= regenerace)
• (b) hojením reparací
– epithelizace, fibroplazie,
angiogeneze
– maturace jizvy
– příp. nepříznivý průběh může vést k
chronickému zánětu
Endotel
Endothelium: physiological role
• endothelial cells (ECs) normally inhibit coagulation of the blood
• tissue factor pathway inhibitors (TFPIs) prevent the initiation of coagulation by blocking the actions of the
factor-VIIa–tissue-factor complex
• anti-coagulant heparan sulphate proteoglycans (HS) bind anti-thrombin III to be capable of inhibiting any
thrombin molecules generated by the coagulation cascade
• thrombomodulin binds thrombin and converts its substrate specificity from cleavage of fibrinogen (the key
step in forming a blood clot) to cleavage and activation of protein C
– activated protein C is an enzyme that destroys certain clotting factors and inhibits coagulation
• key processes to prevent platelet activation (and therefore coagulation) include inactivation of thrombin,
conversion of ATP to inert AMP through the action of ATPases and ADPases, and blocking the physical
interaction between platelets and collagen, which can activate platelets
• sequestration of von Willebrand factor (vWF), a protein that strengthens the interaction of platelets with
the basement membrane, by keeping it within their storage granules, known as Weibel–Palade bodies
(WPB)
• nitric oxide (NO), generated by nitric-oxide synthase further inhibits platelet activation
• arterial endothelial cells have a major role in regulating blood flow by controlling the tone of smooth
muscle cells in the medial layer of the vessel wall
• capillary endothelial cells are the principal regulators of transendothelial extravasation of plasma proteins
(tight junctions and adherens junctions)
• venular endothelial cells form the principal site of leukocyte trafficking from the blood into the tissues
(1) Haemostasis: platelet plug
formation & vasoconstriction
• protection against excessive bleeding = aggregation of
platelets results in the formation of the primary
platelet plug
• endothelial cells retract to expose the subendothelial
collagen surfaces
• platelets attach to these surfaces
• aggregation and attachment to exposed collagen
surfaces activates the platelets
• activation enables platelets to degranulate and release
chemotactic and growth factors, such as plateletderived
growth factor (PDGF), proteases, and
vasoactive agents (eg. serotonin, histamine)
• adherence to exposed collagen surfaces and to other
platelets occurs through adhesive glycoproteins:
fibrinogen, fibronectin, thrombospondin, and von
Willebrand factor
(1) Haemostasis: clotting cascade
• coagulation cascade occurs by 2 different
pathways
– intrinsic pathway begins with the activation of
factor XII (Hageman factor), when blood is
exposed to intravascular subendothelial
surfaces
– extrinsic pathway occurs through the
activation of tissue factor found in
extravascular cells in the presence of factors
VII and VIIa
• the result of platelet aggregation and the
coagulation cascade is clot formation
• clot formation has to be limited in duration
and to the site of injury
• both pathways proceed to the activation of
thrombin, which converts fibrinogen to fibrin
• in addition to activation of fibrin, thrombin
facilitates migration of inflammatory cells to
the site of injury by increasing vascular
permeability
– by this mechanism, factors and cells necessary
to healing flow from the intravascular space
and into the extravascular space
Krevní sraženina (koagulum)
• fibrin je nezbytnou součástí hojení rány a je základní
komponentou primitivní matrix v ráně, ve které jsou
imobilizovány kr,. destičky (jako zdroj růstových faktorů) a do které
imigrují zánětové bb. a plazmatické proteiny
– odstranění koagula nebo neschopnost jeho tvorby (poruchy kr. srážení
vedoucí k hypokoagulaci) zhoršují hojení rány
(1) Haemostasis vs. fibrinolysis
• clot formation dissipates as its
stimuli dissipate
– clot formation is limited to the site
of injury because uninjured nearby
endothelial cells produce
prostacyclin, an inhibitor of platelet
aggregation
• extent of coagulation is regulated by
the action of:
– fibrinolytic system
• plasminogen is converted to
plasmin, a potent enzyme dissolving
blood clot
– anticoagulant system
• in the uninjured areas,
antithrombin III binds vitamin Kdependent
coagulation factors
• protein C binds factors of the
coagulation cascade, namely,
factors V and VII
Fibrinolýza
(2) Akutní zánět (1. – 2. den)
• initial response to tissue damage
• relatively non-specific
– excess of immune system to the damaged area
• change of endothelial permeability (exudate)
• adhesion and extravasation of immune cells
– selectins, adhesive molecules (VCAM, ICAM, …)
• chemotaxis
– elimination of dead tissue
• proteolysis (lysozomal enzymes), phagocytosis, ROS
– protection against infection
• initially PMNs (phagocytosis) – dye in site (= pus)
• later monocytes/macrophages (phagocytosis, cytokines,
initiation of tissue repair)
– cytokines – completion of inflammation
– growth factors – tissue repair
– specific immune system (lymphocytes) not always
necessary
• viral infections
• chronic inflammation
Aktivovaný endotel vs. zánětové bb.
(2) Acute inflammation
(3a) Restituce ad integrum (= regenerace)
• nejlepší možný výsledek = restorace
normální struktury a funkce bez tvorby
jizvy
• přirozený zájem regenerativní medicíny
• nastává při minimálním zasažení
stromatu tkáně když dominuje zejm.
defekt epitelu
• faktory favorizující regeneraci
• typ tkáně
• tj. labilní a stabilní
• rychlá eliminace vyvolávající příčiny
• vč. infekce
• rychlé odstranění debris
• dobrá perfúze a inervace tkáně
Hojení = dělení bb. = buněčný cyklus
• buněčný cyklus (4 fáze)
– cyklická souhra reakcí zajišťujících růst buňky (G1- a G2 fáze),
DNA replikaci (S-fáze) a mitózu (M-fáze)
• b. cyklus probíhá při
– bezchybném provedení jednotlivých kroků
• správnost reakcí je kontrolována ve 3 kontrolních bodech
– v G1-fázi - po skončení předcházející M-fáze
– v G2-fázi – po skončení replikace
– v M-fázi - metafáze
– dostatku energetických substrátů
– dostatku zevních (mitogenních) stimulů
• růstové faktory
– EGF, TGF, PDGF, VEGF, bFGF, …
• mezibuněčná signalizace
• přirozeně je inhibován (bb. v G0-fázi)
– kontaktní inhibicí
– produkty supresorových genů
• inhibitory cdc (např. p21)
– nedostatkem růstových faktorů
• porucha regulace  nádorové bujení
Regulace buněčného cyklu
• A) produkty (proto)onkogenů
• růstové faktory
• receptory růstových faktorů
• G-proteiny
• membránové tyrozinkinázy (např. Abl)
• cytoplasmatické signální proteiny (např.
Raf)
• transkripční faktory (např. jun, fos, myc)
• cykliny
• cyklin-dependentní proteinkinázy (cdk)
• (B) produkty supresorových genů
• Rb
• p53
• p21
• …
• (C) produkty genů kódujících DNA
reparační enzymy
• mismatch reparace
• excisní reparace
• homologní rekombinace
40
Rb protein (Rb/E2F G1 checkpoint)
Adultní bb. jsou závislé na signálech z okolí
pokud se mají dělit – protoonkogeny!!
Důsledek mutací protoonkogenů
Shrnutí – nastartování b. cyklu
• mitogeny startují b. cyklus indukcí cyklinu D a inaktivací Rb proteinu
– průběh cyklu je koordinován postupnou aktivací jednotl. CDKs a jejich podjednotek – cyklinů (oscilujících
mezi rychlou syntézou a degradací)
– exprese cyklinu D (a do jisté míry cyklinu E) indukovaná mitogeny představuje začátek cyklu (neplatí pouze u
embryonálních kmenových bb.)
• cyclin D- a cyclin E-dependentní kinázy fosforylují a tak blokují Rb protein, hl. kontrolní bod přechodu G1 do S fáze
– inaktivace Rb proteinu představuje moment, kdy b. cyklus přestává být závislý na mitogenech
• inaktivací Rb se uvolní E2F transkripční faktory, které stimulují expresi dalších cyklinů a ostatních genů nutných pro DNA
syntézu
Kontrolní body b. cyklu
Mezibuněčné spoje / komunikace
• Tight junctions
– transmembrane proteins that link
to the actin cytoskeleton and
prevent the leakage of small
molecules through intercellular
spaces
• Adherens junctions
– homophilic interactions between
E-cadherin molecules connected
to the actin network through
catenins
– function to coordinate the actin
cytoskeleton across an epithelial
sheet
• Desmosomes
– desmosomal cadherins linked to
intermediate filaments
– integrate the intermediatefilament
network across the
epithelial sheet
• Gap junctions
– directly connects the cytoplasm of
two cells, which allows various
molecules and ions to pass freely
between cells
Kontaktní inhibice
• = po dosažení souvislosti tkáně (každá buňka
má svého souseda) se proliferace zastaví i při
dalším působení mitogenů
– u nádorů ne!
• na kontaktní inhibici se aktivně podílejí proteiny
mezibuněčných spojů, komunikující s
cytoskeletem buňky a dalšími signálními
proteiny
• integriny – spojení bb. s ECM
• cadheriny – spojení bb. mezi sebou
Princip “kontaktní inhibice”
• E-cadherin:
– Ca+-dependentní trans-membránový protein epiteliálních bb.
– 5 cadherinových repeatů (EC1-EC5) v extracelulární doméně
– 1 transmembránová doména
– intracel. doména vážící β- a α-cateniny a násl. aktinový cytoskelet
– v epitel. bb. konstantně regenerován a 5-hod. na b. povrchu
– ztráta E-cadherinu je spojena s progresí tumoru a metastazováním
• v důsl. hypermetylace, hypoxie (aktivace PI3K dráhy), microRNA atd.
– volné cateniny fungují jako onkogeny (Wnt dráha)
(3b) Reparace
• typ hojení následující zásadní poškození tkáně
zahrnující více b. typů a stroma
• vede k tvorbě jizvy
• fáze
– proliferace (3. – 4. den)
• epitelizace
• angiogeneze
• fibrotizace
– toto vše se podílí na tvorbě tzv. granulační tkáně
– rána se začíná kontrahovat
– maturace
• kolagen tvoří cross-links mezi sebou a s dalšími proteiny
Proliferation phase: epithelisation
• on the surface of the wound,
epithelial cells burst into
mitotic activity within 24 to 72
hours
– stimulated by growth factors
(eg. EGF)
• epithelia / keratinocytes
migrate and proliferate from
the wound margins (and hair
folicles)
• later, differentiation and
stratification occurs
Proliferation phase: angiogenesis
• growth angiogenic factors (VEGF) released upon hypoxia stimuli
• budding and proliferation of endothelial cells
Proliferation phase: fibrotisation
• fibroblasts proliferate in the deeper
parts of the wound
– begin to synthesize small amounts of
collagen which acts as a scaffold for
migration and further fibroblast
proliferation
• granulation tissue, which consists of
capillary loops supported in this
developing collagen matrix, also
appears in the deeper layers of the
wound
• proteoglycans appear to enhance the
formation of collagen fibers, but their
exact role is not completely
understood
• within two to three weeks, the
wound can resist normal stresses, but
wound strength continues to build for
several months
• the proliferation phase lasts from 15
to 20 days and then wound healing
enters the maturation phase
Maturation phase
• fibroblasts leave the wound and
collagen is remodeled into a more
organized matrix
• wound contracts
– tensile strength of collagen increases
for up to one year following the injury
– while healed wounds never regain the
full strength of uninjured skin, they
can regain up to 70 to 80% of its
original strength
• wound remodeling (scar maturation)
– increasing collagen crosslinking,
resulting in increased strength
– action of collagenase to begin
breaking down excess collagen
accumulation
– regression of the lush network of
surface capillaries as metabolic
demands diminish
– decreasing proteoglycan and, in turn,
wound water content
Shrnutí
Patologický průběh hojení ran
• poruchy srážení krve a destiček
• malnutrice
• proteokatabolický stav
• imunodeficit
• ischemie a neuropatie v oblasti rány
• infekce
• nadměrná fibrotizace (kožní rány)
– hypertrofická jizva
– keloid
• abnormální jizva „rostoucí“ za hranice původního
poškození kůže
• některé etnické skupiny mají vyšší riziko
– 15-krát častější u vysoce pigmentovaných (AfroAmeričané
nebo Hispánci)
všechny tyto okolnosti
mohou vést k chronické
ráně / hojení
(3c) Chronická rána / hojení
• selhání nebo zpomalení hojení a neodpovídavost na normální
regulační faktory
• důvody
– lokální
• stálá traumatizace
• cizí těleso
• špatní perfuze/oxygenace (makro- a mikroangiopatie, neuropatie)
• excesivní/chronická infekce
– systémové
• malnutrice (zejm. proteinová) a karence vit. C
• proteokatabolismus
– např. Cushingova nemoc - exces glukokortikoidů
• imunodeficit / imunosuprese
– zejm. nedostatek neutrofilních granulocytů či jejich dysfunkce
• systémové choroby (zejm. diabetes mellitus)
– kombinace mikro- a makroangiopatie, neuropatie, infekce a hyperglykemie samotné
• genetické příčiny
Wound healing vs. carcinogenesis