Adobe Systems 1 Histologie - přednáška Obory Fyzioterapie, Optika a optometrie, Ortoptika Mgr. Hana Kotasová, Ph.D. kotasova@med.muni.cz Adobe Systems 2 1.Přednáška -Organizace výuky -Obor histologie -Metody studia histologie -Cytologie I Adobe Systems 3 Fyzioterapie Organizace výuky a ukončení předmětu Optika a optometrie, Ortoptika ̶Přednášky ̶Praktická cvičení ̶Mikroskopování, nutnost přezůvek (laboratoř) ̶Zápočtový test v 11. týdnu ̶ ̶Ústní zkouška ̶2 otázky: •1 otázka ze společného okruhu •1 otázka z okruhu specializovaného pro Fyzioterapii ̶ ̶ ̶ ̶ ̶Přednášky ̶ ̶ ̶Ústní zkouška ̶2 otázky: •1 otázka ze společného okruhu •1 otázka z okruhu specializovaného pro Optiku a optometrii, Ortoptiku ̶ Adobe Systems 4 Doporučená literatura Svatopluk ČECH a Drahomír HORKÝ Histologie a mikroskopická anatomie pro bakaláře 2. přepracované vydání, Brno: Vydavatelství MU, 2011. 140 s. ISBN 978-80-210-5544-5 Adobe Systems Alternativně literatura pro obor Všeobecné lékařství – vybrané kapitoly 5 Junqueirovy základy histologie - Anthony L. Mescher Adobe Systems https://histology.med.muni.cz/education/electronic-study-resources https://histology.med.muni.cz/ 6 Adobe Systems HISTOLOGIE = nauka o stavbě normálních, tj. zdravých buněk, tkání a orgánů na mikroskopické a submikroskopické úrovni ̶cytologie = nauka o buňce ̶obecná histologie = nauka o stavbě tkání ̶speciální histologie = mikroskopická anatomie, nauka o stavbě orgánů jednotlivých systémů ̶ ̶Propojení s dalšímy obory – anatomie, fyziologie, biochemie, buněčná a molekulární biologie, embryologie ̶Význam histol. vyšetření v klinické praxi: onkologie, chirurgie, hematologie, patologie a soudní lékařství (histopatologie), … ̶Aplikace ve vědecké práci: náhrada tkání a orgánů ̶ ̶ ̶ 7 Adobe Systems EMBRYOLOGIE = nauka o prenatálním (intrauterinním) vývoji jedince ̶obecná embryologie vývoj do konce 2. měsíce – EMBRYO - zárodek od gametogeneze po raný embryonální vývoj ̶speciální embryologie vývoj od 3. měsíce do porodu – FETUS - plod + organogeneze (vývoj orgánů v jednotlivých systémech) ̶teratologie – defektní vývoj orgánů, vrozené vývojové vady (VVV = malformace = anomálie) ̶ ̶Význam v klinice: gynekologie a porodnictví, pediatrie, asistovaná reprodukce, … ̶Význam ve vědecké práci: diferenciace buněk in vitro, … ̶ ̶ 8 Adobe Systems Metody histologie ̶Rozlišovací schopnost oka – ~ 0,1 mm ̶Rozlišovací schopnost světelné mikroskopie – ~ 0,1 (1) mm ̶Rozlišovací schopnost elektronové mikroskopie – ~ 0,1 (1) nm frozensections http://www.cmhd.ca/enu_mutagenesis/assets/kidney_tissue_block.jpg SM EM 9 Adobe Systems řas epit SEM řas epit1 řas epit 2 SM SEM TEM Trachea – víceřadý epitel s řasinkami Mikroskopie 10 Světelný mikroskop uri04 11 Kůra ledviny – barvení HE Adobe Systems Barvicí metody: přehledné – HE, AZAN demonstrují všechny složky tkání speciální zdůrazňují určité buněčné nebo tkáňové složky impregnační soli Ag, Au nebo Os N_UR_KD_06 Masson-Trichrome-g HistologySlidesOriginal004 DSCN0909 HE – nejpoužívanější barvení glykogen v hepatocytu 12 Adobe Systems 24245 Dscn1204 30374 Elektronový mikroskop 13 Adobe Systems Image result for fluorescenční mikroskop CC BY-SA 4.0 Image result for confocal microscopy Image result for confocal microscopy Mikroskop s fázovým kontrastem Fluorescenční mikroskop 14 Adobe Systems Průtoková cytometrie Analýza fenotypu jednotlivých buněk – možné využití i pro jejich třídění Hematologická laboratoř – DBOK Sort Setup 15 Adobe Systems 16 Cytologie I Obecná charakteristika živočišných buněk. Membránová jednotka. Základní cytoplazma a cytoskelet. Buněčné jádro - stavba a funkce. Jadérko. cell%202 Adobe Systems Zkouškové otázky 1.Buňka: definice a charakteristika, stavba biomembrán, cytoskelet, úprava buněčných povrchů, buněčná spojení. 2. 2.Buňka: buněčné jádro, buněčný cyklus, mitóza a meióza 3. 3.Buňka: přehled organel a inkluzí – jejich struktura a funkční význam. ̶ 17 Adobe Systems 18 Buňka ̶základní stavební a funkční jednotka mnohobuněčného organizmu ̶ ̶za vhodných podmínek je schopná samostatné existence (kultivace in vitro) ̶ ̶vykazuje základní vitální funkce: ̶růst, metabolismus, pohyb, rozmnožování, dráždivost cell Adobe Systems 19 Adobe Systems Velikost buněk Primární folikul v ovariu: tvar a velikost buněk ̶rozmezí 5 – 150 µm, ̶u neuronů i více (až 1 m) ̶ ̶obvykle 10 – 30 µm ̶ HP_img6-2-1 20 Adobe Systems Zkuste seřadit následující struktury podle velikosti ribozom Adenovirus Streptokok jádro buňky erytrocyt hepatocyt vlas (průměr) střevní klk (délka) oocyt 21 Adobe Systems Zkuste seřadit následující struktury podle velikosti - řešení ribozom 20 nm Adenovirus 80 nm Streptokok 0,6 µm jádro buňky 5 µm erytrocyt 7,4 µm hepatocyt 30 µm vlas (průměr) 80 µm oocyt 120 µm střevní klk 1 mm 22 Adobe Systems cells Tvar buněk ̶stálý nebo se mění ̶ ̶kulovitý ̶plochý ̶kubický ̶cylindrický ̶vřetenovitý/protáhlý ̶buňky s výběžky ̶jiné (t. pohárku, pyramidy, hrušky…) 23 Adobe Systems cells 24 Adobe Systems Životnost buněk ̶hodiny až roky ̶ ̶Enterocyty – cca 1-2 dny ̶Neutrofily – 6-7 hod ̶Eozinofily – 7-14 dní ̶Erytrocyty – 3 měsíce ̶Hepatocyty – 1-2 roky ̶Neurony – celý život (desítky let) ̶ 25 Adobe Systems 26 Stavba buňky BUŇKA buněčná membrána protoplazmaǂ cytoplazma jádro* ǂ Protoplazma je metabolicky aktivní živá hmota vyplňující vnitřní část buňky. * Jádro není považováno za organelu. Je to jedna ze 2 komponent protoplazmy. základní cytoplazma (cytosol, hyaloplazma) organely inkluze cytoskelet Adobe Systems cell%202 27 Adobe Systems Membránová jednotka = Biomembrána ̶základní stavební jednotka všech membrán v buňce (buněčné membrány, membrán v membránových organelách) ̶složení: ̶fosfolipidy ̶proteiny ̶cholesterol ̶ ̶trojvrstevný vzhled ̶tloušťka 6 – 10 nm ̶princip fluidní mozaiky, lipidové rafty [USEMAP] polární části polární části nepolární části membr 28 Adobe Systems 03-4 03-5 Biomembrána Proteiny ̶Periferní ̶Integrální Sacharidové molekuly ̶navázané na •lipidy → glykolipidy •proteiny → glykoproteiny ̶Glykokalyx 29 Adobe Systems Funkce integrálních proteinů v membráně ̶Pumpy ̶aktivní transport, proti gradientu, vyžaduje energii (ATP z mitochondrií), ̶přenos iontů, malých molekul, mohou mít i enzymatickou funkci, př. Na+/K+ pumpa ̶Kanály ̶selektivní regulace toku látek, po směru gradientu ̶Receptory ̶specifická vazba molekul, signál – přenos informací ̶Enzymy ̶katalytická funkce, na membráně buňky, mitochondrií aj. ̶Strukturní proteiny ̶udržení struktury, mezibuněčných spojů 30 Adobe Systems 31 Buněčná membrána (plazmalema) Funkce ̶selektivní bariéra – regulace průchodu látek z/do buňky ̶místo regulačních a rozpoznávacích funkcí (receptory, glykokalyx – antigenní funkce) Může mít rozmanité modifikace (mikroklky, řasinky, bazální labyrint, …) ̶ membr Adobe Systems Základní cytoplazma (hyaloplazma, cytosol) ̶homogenní amorfní hmota ̶koloidní systém o dvojím skupenství koloidů: gel a sol (mění se s hustotou sítí vláken a tělísek) ̶tvoří prostředí pro organely a inkluze, obsahuje cytoskelet ̶ ̶složení: ̶60 % vody ̶4 % minerálních látek (K+, Na+, Mg2+, Ca2+, fosfátové a chloridové anionty) ̶36 % organických látek (sacharidy, lipidy, proteiny /albuminy, globuliny/, aminokyseliny, fosfolipoproteiny) 32 Adobe Systems 33 Cytoskelet ̶mikrotubuly, mikrofilamenta, intermediární filamenta a asociované proteiny ̶ ̶udržování buněčného tvaru, intracelulární transport látek, buněčné dělení, pohyb buněk, reparační děje, … Adobe Systems Cytoskelet ̶mikrotubuly (tubulin, Ø 22 nm) ̶centrioly, bazální tělíska, axonema řasinek a bičíků, ̶dělící vřeténko, intracelulární transport, tvar bb. ̶ ̶mikrofilamenta (aktin, Ø 5-7 nm) ̶subplazmalemální a intracytoplazmatické sítě; ̶ve svalových buňkách – aktin + myosin – kontrakce ̶ ̶intermediární filamenta (Ø 8-10 nm) ̶cytokeratin - tonofilamenta v epitelových buňkách ̶vimentin - buňky mezenchymového původu ̶desmin - svalové buňky ̶neurofilamenta - neurony ̶gliofilamenta - gliový fibrilární kyselý protein - neuroglie types of filaments 34 Adobe Systems cs 3 intermed. filamenta mikrotubuly mikrofilamenta Základy buněčné biologie - Úvod do molekulární biologie buňky, Bruce Alberts, Dennis Bray, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts & Peter Walter 35 Adobe Systems 36 Mikrotubuly ̶Ø 22 nm, ̶bílkovina tubulin (α a β) ̶duté válce, dynamické struktury ̶asociované s molekulárními motory ̶funkce: ̶udržování tvaru buněk, intracelulární transport sekrečních granul, pohyb řasinek a bičíků, fagocytóza, pohyb chromosomů během mitózy – dělící vřeténko, součást centriolů a basálních tělísek 13 řetězců/protofilament microtubule Adobe Systems Microtubule cilia4 Mikrotubulus – podélně a příčně protofilamentum se skládá z dimerů α a β tubulinu mikrotubulus se skládá z 13 protofilament mikrotubulus: (13 protofilament) dublet v řasince triplet v centriolu Dublety a triplety – částečně sdílená stěna mikrotubulů 37 Adobe Systems http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-32.jpg Dělící vřeténko s chromosomy 38 Buňka v mitóze, TEM Chromosomy Dělicí vřeténko Adobe Systems http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-20.jpg Příčný řez centriolem http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-21.jpg Podélný řez centriolem 39 Centriol v jaterní buňce – příčný řez, TEM Adobe Systems http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-29.jpg Řasinky s bazálním tělískem a axonemou 40 Kinocilie – epitel vejcovodu, TEM Příčný řez řasinkou Žíhaná nožka Bazální tělísko Adobe Systems 41 Mikrofilamenta ̶5-7 nm ̶bílkovina aktin (aktinové monomery), 2 filamenta → dvojšroubovice ̶vlákna, dynamické struktury ̶ve svalových buňkách „myofilamenta“ v ostatních „mikrofilamenta“ ̶s membránou asociovaná ̶pohyb plazmatické membrány, výběžků buněk, lokomoce buňky, endo-/exocytóza, ukotvení a přesun membránových proteinů, buněčné dělení – aktinový kontraktilní prstenec ̶intracytoplazmatická 3D-síť ̶proudění cytoplazmy, udržení pozic organel 430734a-f1 Adobe Systems 42 Aktinový kontraktilní prstenec – dělení buňky https://www.creativebiomart.net/researcharea-cytokinesis-proteins_923.htm Adobe Systems 43 Adobe Systems 44 Mikroklky vyztužené aktinem a aktinová kortikální síť Adobe Systems Mikrofilamenta http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-22.jpg ve svalových buňkách „myofilamenta“ aktin + myosin (molekulární motor) vytváří myofibrily opakující se podjednotky „sarkomery“ 45 Adobe Systems 46 Intermediární filamenta ̶8 – 10 nm ̶zajišťují stabilitu buňky ̶cytokeratinová (tonofilamenta) – epitelové buňky ̶vimentinová – b. mezenchymového původu – hladké svalové, endotelové… ̶desminová (skeletinová) – svalové bb. ̶neurofilamenta – neurony ̶gliofilamenta – neuroglie http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-24.jpg Desmosomy a intermediární filamenta Diagnostika nádorů Adobe Systems 47 cs 3 Základy buněčné biologie - Úvod do molekulární biologie buňky, Bruce Alberts, Dennis Bray, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts & Peter Walter Adobe Systems 48 Jádro (nucleus) ̶obsahuje genetickou informaci ̶řídí činnost buňky ̶počet jader ̶obvykle 1 ̶hepatocyty 1-2 ̶osteoklasty 50 ̶svalové vlákno kosterní 20 – 40 jader na 1 mm délky ̶lidské erytrocyty bezjaderné ̶ ̶velikost jádra ̶ve většině bb. 5 – 15 µm ̶ ̶tvar jádra ̶odpovídá zhruba tvaru buňky ̶může být laločnaté, segmentované ̶obvykle ve středu buňky, méně často excentricky Adobe Systems 008neurnissl blood5 loadBinary neutrophil mus_skl_14 cell-binucleated-polygonal-eosin Buňka ve světelném mikroskopu 49 Adobe Systems Funkce jádra a jadérka ̶místo uložení genetické informace (DNA) ̶řídí aktivity buňky prostřednictvím produkce mRNA ð proteosyntéza ̶komunikace pomocí pórů v jaderném obalu ̶jadérko – produkce rRNA a ribosomů (buňky s intenzivní proteosyntézou) 50 Adobe Systems Stavba jádra ̶jaderný obal – karyolema ̶jaderná matrix – karyoplazma (nukleoplazma) ̶chromatin (v interfázi) / chromosomy (při dělení) ̶jedná se o DNA a asociované proteiny v různé míře kondenzace ̶jaderný skelet ̶jadérko(a) – nekonstantní výskyt ̶ 51 Adobe Systems Jaderný obal Cytologie I - 12 Jádro b ̶vnější jaderná membrána (+ asociované ribosomy) ̶perinukleární prostor (40 – 70 nm šířka) ̶vnitřní jaderná membrána (+ jaderná lamina) ̶jaderné póry (Æ 60 – 70 nm, s diafragmou) ̶ 52 Adobe Systems Cytologie I - 13 Jádro jaderný pór zevní membrána jaderného obalu (plus na ni navázané ribosomy) drsné endoplazmatické retikulum nukleolonema jadérka fibrilární centrum jadérka heterochromatin euchromatin Jádro a jadérko jadérko – nemá žádnou membránu! 53 Adobe Systems http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-4.jpg Póry v jaderném obalu (mrazový lom) 54 Buněčné jádro, mrazový lom, TEM Jaderné póry Vnitřní a zevní jaderná membrána Adobe Systems Jaderná matrix a skelet ̶jaderná matrix – amorfní substance vyplňující prostory mezi chromatinem a jadérkem ̶složení: proteiny, metabolity a ionty ̶jaderný skelet – anastomozující intermediální filamenta laminy tvoří síť pod vnitřní jadernou membránou (jaderná lamina) 55 Adobe Systems 56 Chromatin = dekondenzované chromosomy v interfázi ̶heterochromatin ̶tmavé hrudky, elektronově denzní, výrazně se barví ̶pouze částečně dekondenzovaný, spiralizované a dehydratované úseky chromosomů, není transkripčně aktivní ̶marginální ̶karyosomy ̶asociovaný s jadérkem (perinukleolární) ̶ ̶ ̶euchromatin ̶barví se méně - světlý, elektronově málo denzní ̶úplně dekondenzovaný, transkripčně aktivní úseky chromosomů Adobe Systems http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-2.jpg Heterochromatin 1. marginální 2. karyosomy 3. perinukleolární Euchromatin 57 Jádro hepatocytu, TEM Heterochromatin Euchromatin Jadérko Adobe Systems http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-3.jpg Jádro s převahou euchromatinu 58 Jádro nervové buňky s euchromatinem, TEM Póry jaderného obalu Adobe Systems 59 Jadérko (nucleolus) ̶počet nekonstantní (1 – 10), během mitózy mizí v profázi a objeví se v telofázi ̶velikost 1 – 2 mm ̶sférický tvar ̶Složení - RNA, proteiny, DNA ̶ ̶jadérko není ohraničeno žádnou membránou! ̶ http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-2.jpg Adobe Systems 60 Jadérko ̶struktura ̶organizační centra (NOR) - chromozomální DNA kódující rRNA ̶pars fibrosa - transkribovaná rRNA ̶pars granulosa - rRNA + proteiny (ribosomové podjednotky) ̶perinukleolární heterochromatin (asociovaný s jadérkem) ̶ ̶funkce ̶místo syntézy a dozrávání rRNA v ribosomové podjednotky ̶ http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-2.jpg Adobe Systems http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-5.jpg Pars fibrosa Pars granulosa Fibrilární centrum 61 Pars fibrosa a pars granulosa tvoří dohromady tmavé pruhy zvané nukleolonemata Jadérko embryonální buňky, TEM Fibrilární centrum Pars fibrosa Pars granulosa Adobe Systems Typy jadérek ̶Retikulární (nukleolonemata) ̶ ̶Kompaktní ̶Prstenčité http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-7.jpg prstenčité jadérko kompaktní jadérko http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-5.jpg retikulární jadérko proteosynteticky aktivní buňky, které vytvářejí mnoho ribosomálních podjednotek buňky s nízkou úrovní proteosyntézy 62 Adobe Systems 63 Chromosomy ̶kondenzovaná DNA s asociovanými proteiny ̶patrné v rámci buněčného dělení ̶ ̶2 – 10 mm dlouhé ̶1 sesterská chromatida – po dokončení buněčného dělení ̶2 sesterské chromatidy – S-fáze buněčného cyklu ̶ ̶primární konstrikce (centromera) dělí chromosom na 2 raménka p a q + kinetochora (umožňuje napojení chromozomů na mikrotubuly dělicího vřeténka) ̶sekundární konstrikce (organizátor jadérka, geny pro syntézu rRNA), pouze některé chromosomy ̶ https://microbenotes.com/chromosome-structure-types-and-functions/ Adobe Systems http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_1024x768/HP_img6-2-32.jpg Chromosomy napojené na mikrotubuly dělícího vřeténka 64 Buňka v mitóze, TEM Chromosomy Dělicí vřeténko Adobe Systems Chromosomy ̶autosomy (somatické chromosomy 1 až 22) ̶gonosomy (pohlavní chromosomy X a Y) ̶ ̶somatické buňky diploidní sada 2n = 46 chromosomů = 23 párů (v každém páru 1 mateřského a 1 otcovského původu) ̶ ̶gamety haploidní sada (½) 1n = 23 chromosomů ̶ ̶ 65 Adobe Systems 66 Použité zdroje ̶Cytologický a embryologický atlas, PETR VAŇHARA (ED.), JANA DUMKOVÁ (ED.) ̶ ̶Histologický atlas LF MU VAŇHARA, Petr, Miroslava SEDLÁČKOVÁ, Irena LAUSCHOVÁ, Jana DUMKOVÁ, Veronika SEDLÁKOVÁ, Svatopluk ČECH a Aleš HAMPL. Histologický atlas LF MU. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2018. Elportál. ISBN 978-80-210-9068-2.