Obecná stavba dutých orgánů Mikroskopická stavba trávicí trubice • jícen • žaludek • tenké a tlusté střevo • rektum Úvod do embryologie GIT GIT II TRÁVÍCÍ TRUBICE DUTÉ ORGÁNY Obecná stavba dutých orgánů včetně trávicí trubice Čtyři základní vrstvy 1. Mukóza (Tunica mucosa) 2. Submukóza (Tela submucosa) 3. Tunica muscularis externa 4. Seróza/adventicie Donna Myers © 2007 Lumen Serosa/Adventicie Muscularis externa Submucosa Mucosa Lumen 1 2 3 4 DUTÉ ORGÁNY OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE Sliznice - mukóza (Tunica mucosa) - vnitřní vrstva trávicí trubice vystýlající lumen - protektivní, sekreční a resorpční funkce - mikroskopická stavba závisí na lokalizaci - Lamina epithelialis mucosae - Lamina propria mucosae - Lamina muscularis mucosae OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE - Lamina epithelialis mucosae - charakter epitelu určený funkcí daného oddílu trávicí trubice - ústní dutina, farynx, jícen, anus – vrstevnatý dlaždicový (nerohovějící) - žaludek, tenké a tlusté střevo – jednovrstevný cylindrický - hlen – produkovaný slizničními nebo podslizničními žlázkami (ústní dutina, jícen), sekrečním epitelem (žaludek) nebo pohárkovými buňkami (střevo) - Lamina propria mucosae - vrstva slizničního vaziva – řídké kolagenní vazivo - fenestrované krevní kapiláry – odvod metabolitů (střevo) - v některých oddílech slizniční žlázky (jícen) - inervace, komponenty imunitního systému - Lamina muscularis mucosae - tenká vrstva hladkých svalových buněk - drobné mechanické pohyby mukózy usnadňující sekreci a absorpci (nezávisle na peristaltice) Sliznice - mukóza (Tunica mucosa) OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE Inervace - nervová pleteň plexus submucosus Meissneri = skupinky multipolárních neuronů a malých ganglií), viscerální senzorická vlákna (sympatikus) i vlákna a terminální ganglia parasympatiku = enterický nervový systém - sekreční aktivita Žlázy – v závislosti na oddílu trávicí trubice - protektivní funkce (mucinózní) Submukóza (Tela submucosa) Podslizniční vazivo - výrazná vrstva řídkého kolagenního vaziva - určuje celkový tvar sliznice (slizniční řasy) - větší krevní a lymfatické cévy, které zásobují t. mucosa, muscularis externa a serózu OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE Zevní svalová vrstva (Tunica muscularis externa) - dvě koncentrické, relativně silné vrstvy hladké svaloviny, oddělené tenkou vrstvou vaziva - vnitřní – cirkulární, vnější – longitudinální (spirála) - myenterický (Auerbachův) plexus - peristaltika – pasáž obsahu trávicí trubice - lokální modifikace m.e. - žaludek – třetí - šikmá - vrstva svaloviny - taenie coli – zesílená část longitudinální vrstvy v tlustém střevě - interní anální sfinkter - faryngoesofagální sfinkter + externí anální sfinkter – kosterní svalovina Cirkulární Longitudinální OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE Seróza/Adventicie (Tunica serosa/adventitia) - vnější vrstva trávicí trubice - Seróza - serózní membrána tvořená řídkým kolagenním vazivem (Lamina propria serosae) a jednovrstevným dlaždicovým epitelem (L. epithelialis serosae) - syn. mesothelium, viscerální peritoneum - přechází v mezenterium - serózou – z mezenteria do stěny trávicí trubice prochází velké krevní a lymfatické cévy a nervy - bariéra vůči patogenům, antiadhezivní vlastnosti – intracoelomový pohyb, imunitní funkce (Ag prezentace), produkce ECM, atd. - Adventicie - některé části trávicí trubice nejsou kryté serózou - hrudní část jícnu, části trávicího traktu v břišní a pánevní dutině v místě fixace (duodenum, část tlustého střeva, rektum a anální kanál) - pouze konektivní tkáň přecházející do konektivní tkáně stěny OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE Seróza/Adventicie (Tunica serosa/adventitia) 1.4m OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE Enterický nervový systém - intramurální, autonomní NS - 100 x 106 neuronů - nervové pleteně: -sympatikus – větve splanchnických nervů, parasympatikus – X. hlavový nerv Plexus submucosus - vnitřní (Meissnerova) a vnější podslizniční pleteň, inervují muscularis mucosa a cirkulární vrstvu muscularis externa - sekrece Plexus myentericus (Auerbachii) - tunica muscularis, inervuje obě svalové vrstvy - peristaltika Intersticiální (Cajalovy) bunky - pacemaker ENS - spojují ENS a svalové buňky - koordinují a vyvolávají peristaltiku OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE Enteroendokrinní systém - produkují střevní hormony – endokrinní nebo parakrinní sekrece - peptidy nebo biogenní aminy (histamin, serotonin) 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 L (EG) buňky Enteroglukagon - Žaludek, střevo - Tlumí sekreci pankreatických enzymů a peristaltiku - minoritní, obsahují sekreční granula klasické histologické metody rozlišují různé typy buněk na základě rozdílné afinity k různým barvivům - DNES/APUD - GIT chemosensing OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE Mikroskopická anatomie trávicí trubice Pharynx - pars nasalis - víceřadý cylindický epitel s řasinkami - seromucinózní žlázy - pars oralis et laryngea - nekeratinizující vrstevnatý dlaždicový epitel - mucinózní žlázy - kolagenní vazivo (lamina propria), podslizniční vazivo chybí - kosterní svalovina HLTAN - PHARYNX - Mukóza – nekeratinizovaný vrstevnatý dlaždicový epitel → protektivní funce (mechanická odolnost) – l. propria a l.muscularis mucosae silnější než jinde v GIT – distálně mucinózní gll. esophageae cardiacae - Submukóza – řídké kolagenní vazivo, určuje tvar lumen (slizniční řasy) – krevní a lymfatické cévy, plexus submucosus Meissneri – submukózní žlázy (tubulózní mucinózní) – difúzní lymfatická tkáň JÍCEN - OESOPHAGUS - Muscularis externa - vnitřní cirkulární a vnější longitudinální vrstva - inervace – plexus myentericus Auerbachi - horní třetina – kosterní svalovina, střední třetina – smíšená – kosterní + hladká, dolní třetina – pouze hladká svalovina JÍCEN - OESOPHAGUS Adventicie - krční a hrudní úsek – spojuje jícen s okolím - řídké kolagenní vazivo Séróza - po průchodu bránicí JÍCEN - OESOPHAGUS Nekeratinizovaný vrstevnatý dlaždicový epitel → jednovrstevný cylindrický epitel JÍCEN – KARDIO-ESOFAGÁLNÍ JUNKCE - obecná stavba dutého orgánu - anatomické oddíly se liší i histologickou stavbou - slizniční řasy – rugae gastricae (submukóza) - objemová flexibilita - ghrelin - GALT ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER Sliznice žaludku - jednovrstevný cylindrický epitel - povrchový epitel produkuje souvislou vrstvu hlenu (mucinogenní granula, vysoký obsah HCO3 -, K+) = protektivní funkce - areae gastricae (1-6 mm), foveolae gastricae Novotný I. Lenz J. Interaktivní endoskopický atlas horní části gastrointestinálního traktu, LF MU 2008 ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER Sliznice žaludku - L. propria obsahuje velké množství žláz: - Gl. cardiacae - Gl. pyloricae - Gl. gastricae propriae ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER Gl. gastricae propriae - žlázky fundu a těla žaludku - tubulózní, jednoduché nebo ke konci rozvětvené, ústí po 2-7 na dno žaludečních jamek - 15 x 106 - více funkčních typů buněk ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER Fundus ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER Hlavní buňky (pepsinogenní, zymogenní) - nejpočetnější, dolní úsek těla žlázek a fundus - pyramidový tvar, bazofilní cytoplasma, RER, pepsinogenní granula - pepsin, lipáza Krycí buňky (parietální, oxyntické) - přechod krčku a těla - eosinofilní, velké množství mtch. a SER - složitá dynamická ultrastruktura - intracelulární kanálky v apikální části s mikroklky – membránově vázané enzymové komplexy produkující H+ a ClEnteroendokrinní buňky - serotonin, gastrin, histamin Mucinózní buňky krčků - kubické, mukus Kmenové buňky žaludeční sliznice - málo početné, nízce cylindrické - schopnost regenerace žaludeční sliznice Gl. gastricae propriae ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER Krycí buňka 10200 Krycí buňka 100 000 Jak to v žaludeční sliznici funguje? ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER H+/K+ ATPase inhibitory (Omeprazol) A proč je to důležité? ŽALUDEK – VENTRICULUS, GASTER https://www.youtube.com/watch?v=XhB7WNJVg3U OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE - STŘEVO OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍ TRUBICE - STŘEVO TENKÉ STŘEVO – GASTRO-DUODENÁLNÍ SPOJENÍ Čtyři základní vrstvy: sliznice, podslizniční vazivo, zevní svalovina, seróza sliznice a podslizniční vazivo vytvářejí útvary sloužící k maximálnímu zvětšení resorpční plochy: • plicae circulares (Kerckringi) – podslizniční vazivo + sliznice, celkem asi 800, zvětšení plochy 2-3x, distální část duodena • klky (villi intestinales) – sliznice (l. propria + epitel) 0,5-1,5 mm dlouhé, 10-40/mm2 , celkem asi 4 mil., zvětšení plochy 5-10x • mikroklky (žíhaná kutikula/žíhaný lem) – apikální povrch enterocytů – mikroklky jsou 1- 2 μm dlouhé a 0,1 μm široké, 100 mil./mm2, zvětšení plochy 20x TENKÉ STŘEVO – ADAPTACE K RESORPCI plicae circulares (Kerckringi) – 2-3x klky (villi intestinales) – 5-10x mikroklky (žíhaná kutikula) – 20x Jednovrstevný cylindrický epitel - enterocyty - pohárkové buňky - Panethovy buňky - enteroendokrinní buňky - M-buňky Lieberkühnovy krypty 200-600x TENKÉ STŘEVO – ADAPTACE K RESORPCI Lieberkühnovy krypty (gl. intestinales) - jednoduché slizniční tubulární struktury, hluboké 0,3-0,5 mm - procházejí l. propria a otevírají se do lumen střeva - obsahují různé buněčné typy - sekrece trávicích enzymů - obnova epitelu - enteroendokrinní buňky - imunitní odpověď TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Enterocyty - vysoké, cylindrické buňky - bazálně uložené jádro - modifikace apikálního povrchu – mikroklky (3000) + glykocalyx (0,5m) = žíhaný lem (kutikula) - těsná vzájemná spojení, interdigitace Funkce: - trávení – enzymatické komplexy na membráně mikroklků - absorpce a transport – pasivní, facilitovaný i aktivní - zpracování lipidů- chylomikry 1m 0,1m TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Transport a resorpce – koncentrační gradienty Transport of glucose from intestinal lumen to blood stream Na+/K+ ATPase - basolateral surface - concentration gradient Na+ and K+ K+ gradient generates negative membrane potential Na+/glucose symport on apical surface Facilitated diffusion by glucose uniporter (GLUT2) in basolateral membrane http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21502/ TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Transport a resorpce – sacharidy a tuky TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Transport a resorpce - tuky TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Jádra F-aktin Mucin v sekrečních granulech - cylindrické žlázové epiteliální buňky - apikální povrch - apokrinní/merokrinní sekrece mucinu - bazální část – RER, GA, jádro, mitochondrie - mucinogenní zrna - viz přednáška Epitely Pohárkové buňky TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Pohárkové buňky TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Panethovy buňky - bazální část Lieberkühnových krypt - bazofilní cytoplasma - GA uložené nad jádrem - intenzivně acidofilní (červená) granula - role v imunitním systému - sekreční granula obsahují biologicky účinné látky (lysozym) - ovlivňují střevní mikroflóru - podílejí se na definici SC niche TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Enteroendokrinní buňky - podobné žaludečním enteroendokrinním buňkám - regulace pankreatické sekrece - udržení homeostázy (osa mozek-střevo-tuková tkáň) - cholecystokinin, sekretin, GIP, motilin, neurokrinní peptidy atd. Lymfocyty Enterendokrinni buňka Enterocyt TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Enteroendokrinní buňky TENKÉ STŘEVO – SLIZNICE Slizniční vazivo – L. propria - retikulární vazivo - složky imunitního systému – GALT - imunologická bariéra • Peyerovy plaky - 70-100 (až 200) – duodenum < jejunum < ileum - lymfatické uzlíky s B-lymfocyty, makrofágy a dendritickými buňkami - interfolikulárně navíc T-lymfocyty - epitel nad Peyerovými plaky obsahuje velké množství M-buněk TENKÉ STŘEVO – SLIZNIČNÍ IMUNITNÍ ODPOVĚĎ M buňky (microfold) - epiteliální buňky nad Peyerovými plaky a lymfatickými uzlinami - nemají mikroklky - indukují imunitní odpověď - MHCII - zprostředkovávají antigenní prezentaci dendritickým buňkám a lymfocytům „Microfold“ TENKÉ STŘEVO – SLIZNIČNÍ IMUNITNÍ ODPOVĚĎ Pohárková buňka Mukus ZO Intraepiteliální lymfocyt Souvislá bazální lamina Makrofágy a plazmatické buňky (IgA) Lymfocyty M-buňka Lymfocyty Nesouvislá bazální lamina Jejunum Ileum TENKÉ STŘEVO – SLIZNIČNÍ IMUNITNÍ ODPOVĚĎ Kmenové buňky - Lieberkühnovy krypty - zajišťují obnovu střevního epitelu (4-5 dní) - morfologicky neodlišitelné, definované na základě „kmenového“ charakteru = schopnost diferenciace a zároveň sebeobnovy - stem cell niche TENKÉ STŘEVO – REGENERACE SLIZNICE TENKÉ STŘEVO – REGENERACE SLIZNICE Relationship between intestinal stem cell genetic alterations and colorectal cancer development. Step1: Sequential mutations of APC, p53, Smad4 and Kras in ISCs; Step2: Normal ISCs are converted into CSCs; Step 3: By using the feeding from niche cells, CSCs expand their numbers along with producing daughter cells to form a solid tumor; Step 4: Upon escaping from their primary sites, some CSCs will systematically migrate into other organs to form metastatic lesions. ISCs: Intestinal stem cells. TENKÉ STŘEVO – REGENERACE SLIZNICE Brunnerovy žlázy - gl. duodenale Brunneri duodenum - drobné rozvětvené tuboalveolární žlázy, tvořené cylindrickými mucinózními buňkami - vazivo redukováno na tenká septa mezi žlázovými lalůčky - vývody ústí do Lieberkühnových krypt - zásaditý sekret pH 8.1-9.3 - neutralizace žaludeční šťávy - ochrana střevní sliznice, aktivace trávicích enzymů, baktericidní účinky TENKÉ STŘEVO – PODSLIZNIČNÍ VAZIVO Muscularis externa - dvě vrstvy hladkého svalstva (vnitřní cirkulární, vnější longitudinální) - plexus myentericus Auerbachi Seróza - řídké kolagenní vazivo + jednovrstevný dlaždicový epitel (mezotel) TENKÉ STŘEVO – VNĚJŠÍ VRSTVY - absence Kerckringových řas, klků - muscularis externa – longitudinální vrstva tvoří taenie coli - seróza na povrchu vybíhá v appendices epiploicae (tukové vazivo) Tenké střevo Tlusté střevo TLUSTÉ STŘEVO - absorpce vody a elektrolytů - výrazně hlubší Lieberkühnovy krypty bez Panethových buněk - četné pohárkové buňky - četné lymfatické folikuly v l. propria (GALT) TLUSTÉ STŘEVO – SLIZNICE - červovitý výběžek slepého střeva 8-10 cm (0,5-1cm) - souvislá longitudinální vrstva m. externa - velký počet lymfatických uzlíků které zasahují do submukózy - Lieberkühnovy krypty nepravidelného tvaru, obsahují Panethovy buňky TLUSTÉ STŘEVO - APPENDIX - Poslední úsek tlustého střeva → shodná histologická stavba - Pars pelvina (ampulla recti) - histologická stavba shodná se stavbou tlustého střeva - (3) plicae transversae recti (sup., med., inf.), základem je cirkulární vrstva t. muscularis ext. - Anorektální junkce - Canalis analis - anulus hemorhoidalis – mizí L. krypty a jednovrstevný cylindrický epitel je postupně nahrazený vrstevnatým dlaždicovým epitelem a epidermis (linea dentata) - podélné slizniční řasy - columnae anales, mezi nimi sinus anales (=ústí gll. anales) - valvuale anales na zakončení sinus anales → linea dentata - bohaté žilní pleteně, proktodeální žlázky - cirkumanální apokrinní žlázy - m. sphincter ani internus (t. muscularis ext. - m. sphincter ani externus (příčně pruhovaná svalovina) - vysoká submukóza → prolaps - variabilní terminologie zón canalis analis TLUSTÉ STŘEVO - REKTUM TLUSTÉ STŘEVO – ANOREKTÁLNÍ SPOJENÍ Orgán Oblast Mukóza Submukóza Muscularis externa Seróza/ AdventicieLEM LPM LMM Jícen 1/3 vrstevnatý dlaždicový e. úplná gll. oesophageales kosterní A 2/3 glandulae oesophageae cardiacae obě 3/3 hladká S Žaludek kardie jednovrstevný cylindrický e. gll. cardiacae úplná tři vrstvy šikmá, cirkulární, longitud. S fundus/ corpus gll. gastricae propriae gll. pyloricaepylorus Tenké střevo duoenum jednovrstevný cylindrický e. kartáčový lem pohárkové buňky L. krypty klky úplná gll. duodenales (Brunneri) A+S plicae circulares jejunum SPeyerovy plakyileum Colon a rectum appendix jednovrstevný cylindrický e. kartáčový lem pohárkové b. lymf. uzlíky neúplná lymf. uzlíky souvislá S caecum chybí klky úplná taenie coli A+S colon A+S rectum columnae rectales A Canalis analis anorektální/ anokutánní vrstevnatý nerohovějící dlaždicový e. žilní pleteň neúplná - chybí podélné slizniční řasy žilní pleteň vnitřní sfinkter A zona cutanea vrstevnatý rohovějící dlaždicový e. vlasové folikuly, potní žlázy Vývoj trávicí trubice Vývoj trávicí trubice • trávicí trubice vzniká v důsledku cefalokaudální a laterální flexe embrya • ústní dutina a proktodeum – ektoderm • primitivní střevo – entoderm • žlázový parenchym (pankreas, játra) vzniká z entodermu trávicí trubice VÝVOJ TRÁVICÍ TRUBICE 3 základní oddíly primitivního střeva: přední střevo – od bukofaryngeální membrány kaudálně po jaterní divertikulum střední střevo zadní střevo – od levé třetiny transversálního tlustého střeva po kloakovou membránu VÝVOJ TRÁVICÍ TRUBICE Jícen - z úseku předního střeva kaudálně od laryngotracheální výchlipky - entoderm (epitel a žlázy), vazivová složka mesenchym Žaludek - vzniká koncem 4. týdne jako rozšíření předního střeva - původně symetrický, - různá rychlost růstu dorsální a ventrální strany → změna tvaru (velká a malá kurvatura) - během vývoje rotace podél podélné - definitivní poloha i tvar koncem 2. měsíce i.u. VÝVOJ TRÁVICÍ TRUBICE Pharynx - faryngový aparát Střevo - střední střevo – duodenální a pupeční klička - rotace během vývoje - fyziologická pupeční hernie VÝVOJ TRÁVICÍ TRUBICE • v pupečníku rotace o 90° • po repozici o dalších 180° https://www.youtube.com/watch?v=cBSyOgjTGVU VÝVOJ GIT Mikroskopická stavba trávicí trubice - Obecná stavba dutých orgánů vč. trávicí trubice: mukóza (l. epithelialis m ., l. propria, l. muscularis m.), submukóza, t. muscularis externa, serosa (l. propria s., l. epith. s.), adventicia - Jícen - stavba, epitel, mukózní a submukózní žlázy, rozdíly v t. muscularis ext., změny v typu epitelu v oblasti kardie - Žaludek – anatomické a histologické členění, stavba sliznice - areae gastricae, foveolae gastricae, žaludeční žlázy (pyloricae vs. propriae), lokalizace, ultrastruktura a funkce buněk gl. propriae (hlavní, krycí, bb. krčků, enteroendokrinní) - Tenké a tlusté střevo, appendix - anatomické a histologické členění, stavba sliznice, žlázy (Lieberkühnovy krypty, Brunnerovy žlázy), buněčné typy ve střevní sliznici, lymfatický systém, modifikace střevní stěny - Rektum a anální kanál - anatomické a histologické členění, stavba sliznice, změny v typu epitelu - Vaskularizace a inervace GIT Embryonální vývoj - Vznik primitivního střeva a jeho deriváty, diferenciace a charakteristika jednotlivých oddílů, základy přidružených orgánů MIKROSKOPICKÁ STAVBA A VÝVOJ TRÁVICÍ TRUBICE - SHRNUTÍ Děkuji za pozornost Questions or comments: pvanhara@med.muni.cz HistoKLUB http://www.med.muni.cz/histology