Histologie. Histologie I. Konfokales Laser-Scanning Mikroskop. Denken ist interessanter als Wissen, aber nicht als Anschauen.

Transkript

1 Denken ist interessanter als Wissen, aber nicht als Anschauen Histologie I Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie Tierärztliche Fakultät "Dem Menschen wie den Thieren ist ein Zwischenkieferknochen der obern Kinnlade zuzuschreiben." (Goethe, 1784/1786) Histologie Konfokales Laser-Scanning Mikroskop Mitte des 18. Jahrhunderts: Entwicklung des Mikroskops Leeuwenhook Präformations-Theorie 1

2 Transmissionselektronenmikroskop TEM Zeiss EM 902 REM Embryologie Zytologie (Zellenlehre) Aristoteles: 4. Jahrhundert v. Chr. Kleine Tiere, wie Fliegen und Würmer, entwickeln sich aus Staub und Erde Epigenesis Galen, 2. Jahrhundert v. Chr. Erstes Buch über die Entwicklung des Fetus 2

3 Omnis cellula e cellula (Virchow) Omnis cellula e cellula (Virchow) Protozoa Protozoa Metazoa Metazoa Zellen sind sehr unterschiedlich Zellen unterscheiden sich: Form Größe Funktion Lebensdauer Zellen sind sehr unterschiedlich Form 3

4 Größe Zellen sind sehr unterschiedlich Zellen sind sehr unterschiedlich Lebensdauer Histologische Technik Fixierung (Haltbarmachung) Probennahme Fixierung Einbetten Schneiden Färben Einschließen Artefakte!!!! Ziel: Autolyse verhindern naturgetreues Äquivalentbild Abtötung von Keimen Erhaltung der Antigene (engl. für Antibody generating) Permeabilität (Durchlässigkeit) für Antikörper 4

5 Fixierung (Haltbarmachung) Einbetten Immersionsfixierung: Einlegen in wäßriges Formol (4%), Bouin-Lösung Perfusionsfixierung: über Blutbahn (schnell, gleichmäßig) Kältefixierung : Biopsie Entwässern (Dehydrierung) aufsteigende Alkoholreihe Intermedien (Verdrängung des Alkohols) Xylol, Methylbenzoat Einbetten flüssiges Paraffin Kunststoffe Einbettungsautomat Dehydrierung Paraffin Ausgießstation Ausgießen mit flüssigem Paraplast Aushärten lassen zu schneidbaren Paraffinblöcken Schneiden Mikrotome (für Lichtmikroskopie) Ultramikrotome (für Elmi, mit speziellem Diamantmesser) Gefriermikrotome (nicht eingebettete, schockgefrorene Präparate) Dicke der Schnitte: Für Lichtmikroskopie: 5-10 µm Für TEM: Semidünnschnitte: 1 µm Ultradünnschnitte: 0,03 µm 5

6 Gefrierschnitte Gefriermikrotom (Kryostat): - Isopentan gekühlt mit flüssigem Stickstoff - schnelles Einfrieren verhindert Eiskristallbildung (Artefaktbildung), - Verwendung bei Lipid-Enzymnachweisen, OPs - Aktivität von Enzymen wird kaum verändert Färbemethoden Entfernung des Einbettungsmittels Standardfärbungen mit basischem und saurem Farbstoff z.b. Hämatoxylin-Eosin Färbung, Zellkerne blau, Zytoplasma rot; Goldner Färbung; Alcianblau Färbung Nach Färbung: Entwässerung der Schnitte in aufsteigender Alkoholreihe Eindecken mit Einschlussmedium (Eukitt), Gefrierschnitte mit Wasser mischbaren Medien z.b. Glycerin-Gelatine Hämatoxylin-Eosin, H.E Färbemethoden Masson-Goldner Histochemie Beziehung zwischen Strukturen und den sich dort abspielenden molekularen Vorgängen wird hergestellt Elastica Substrathistochemie Ionen Kohlenhydrate: PAS-Reaktion Lipide: Sudanfarbstoffe Nucleinsäuren Proteine / biogene Aminen PAS-Reaktion Enzymhistochemie: Nachweis von Enzymen im Gewebe anhand umgesetzter zugegebener Substrate Immunhistochemie: Antigene, Antikörper 6

7 Lipidnachweis: Histochemie Fixierte Gefrierschnitte, Farbstoffe welche sich in Fett besser lösen als in Wasser (Sudanschwarz, Scharlachrot) Nucleinsäuren: Feulgen Reaktion (HCL entfernt Puringruppen, Desoxiribose unter Bildung einer Aldehydgruppe geöffnet, Schiff Reagens: rote Reaktion im Zellkern) Fluoreszenzfarbstoffe (Acridinorange): DNA hellgrün, RNA orange Methylenblau, Toluidinblau: raues ER, Mastzellgranula Immunhistochemie Lichtmikroskop (LM), Elektronenmikroskop (ELMI) Spezifische Lokalisation von antigenen Substanzen Herstellung von Antikörpern: Immunisierung von Tieren, polyklonale und monoklonale AK Antikörper müssen mit Markierungssubstanz gekoppelt werden (FITC, Enzyme) Elmi: Gold, Ferritin Direkte und indirekte Methode Immunhistochemie Immunhistochemie Nachweis von α-sma direkt indirekt 7

8 Immunhistochemie mit Fluoreszenzfarbstoffen Bauplan einer Zelle Zellkern (Nucleus) Zell-Leib (Zytoplasma) Zellmembran (Plasmalemm) Bauplan der Zelle (EM) Zelle - Elektronenmikroskopie 8

9 Zellkern (Nucleus) Strukturen des Interphasekerns Enthält die Chromosomen (DNA) Steuert die Proteinsynthese: mrna Übergeordnetes Stoffwechselzentrum Kern-Plasma-Relation Interphasenkern Polyploide Teilungskern Kernhülle (Karyotheca) Kernraum (Karyoplasma) Kernkörperchen (Nucleolus) Kernhülle Kernporen Innere und äußere Kernmembran Perinukleärer Raum Kristic, 1976 Kernporen: Anulus mit zentralem Granulum Kristic,

10 Genetisch aktiv: Transkription LiMi: Nur mäßig angefärbt EM: Mäßig elektronendicht Chromatin hat lockere Struktur Euchromatin Heterochromatin Konstitutives Heterochromatin zentromernahe Bereich Fakultatives Heterochromatin Barr-Körperchen Drum sticks 10

11 Chromosomen in der Interphase Histone Träger des genetischen Materials Chromatinfibrille (10 nm) DNA und Proteine (Histone Nucleosom Histon-Oktomere Stark basische Kernproteine nucleosomale Histone (H2-H4) wichtig für DNA-Faltung konservative Proteine H1: speziespezifisch Darstellung von Chromosomen Struktur der Metaphasechromosomen Zellkulturen Colchicin Färbung mit Quinacrin, Giemsa, DAPI Chromosomenbänder Karyogramm 2 Chromatiden Zentromer: primäre Einschnürung (Kinetochor) Sekundäre Einschnürung: NOR (Nucleolus organisator region) 1

12 Chromosomenbänderung Translokation bei chronisch-myeloischer Leukämie Giemsa-Färbung Philadelphia Chromosom FISH: Fluoreszenz in situ Hybridisierung Zellzyklus Interphase G1-Phase ( gap : kein Thymidineinbau) S-Phase (DNA-Synthese) G2-Phase Mitose (M-Phase) 2

13 Zellteilung Mitose Mitose (indirekte Kernteilung) Zytokinese Äquale Zellteilung Differentielle Zellteilung Meiose Anaphase: Telophase Prophase Spiralisierung der Chromosomen Metaphase: Monaster Spindel aus Mikrotubuli Polare Mikrotubuli Diaster Kinetochorenmikrotubuli 2 Tochterzellen Äquatorialebene Mitose Ultrastruktur der Mitose Krstic, 1976 Metaphase Anaphase Telophase 3

14 Meiose (Reduktionsteilung, Reifeteilung) Nur bei Bildung der Keimzellen Meiose (Reduktionsteilung, Reifeteilung) Reduzierung des diploiden Chromosomensatzes zu einem haploiden Lange Prophase: Austausch von genetischem Material Trennung ganzer Chromosomen Kristic, 1976 Kristic, 1976 Weitere Teilungsformen Kristic, 1976 Endomitose Amitose 4

15 Zellmembran Unit membrane Flüssigkeits-Mosaik-Modell Bimolekulare Lipidschicht Phospholipide Sterole Glykolipide Proteine Integrale Membranproteine Periphere Differenzierung der apikalen Zellmembran Mikrovilli (100 nm Durchmesser) Ausstülpungen der Zellmembran Aktinfilamente Enzyme Bürstensaum: Resorption Suprastruktur Kristic, 1976 Stereozilien Kinozilien bewegliche Zellfortsätze Basalkörperchen Wurzelfasern Unbeweglich Lange Mikrovilli Nebenhoden Eileiter Bronchialepithel 1

16 Kinozilien Differenzierungen der seitlichen Zellmembran 9 x 2+2 Struktur A-Tubulus B-Tubulus Dyneinarme Kristic, 1976 Zonula occludens (Tight junction) Macula adhaerens (Punktdesmosom) Barrierefunktion Pentalaminare Struktur 2

17 Hemidesmosom Nexus (Gap junctions) Nur eine Desmosomenhälfte ausgebildet an der Basalmembran Praktisch ubiquitär (außer: Skelettmuskulatur, freie Zellen Kommunikative Verbindung Aufgebaut aus Konnexonen Dienen der metabolischen und ionalen Kopplung Zytoplasma Bloom and Facett, 1975 Hyaloplasma (Grundplasma), homogene Matrix Zellorganellen Membranbegrenzte Zellorganellen Nicht membranbegrenzte Zellorganellen Metaplasmatische Strukturen Paraplasma: Reserve- und Speicherstoffe Mitochondrien Energieproduzenten Aufbau Äußere Membran Innere Membran Zitronensäurezyklus Atmungskette Oxidative Phosphorylierung Mitochondrien vom Cristae-Typ Mitochondrien vom Tubulus-Typ 3

18 Mitochondrien Endoplasmatisches Reticulum Intrazelluläre Kompartimentierung Glattes endoplasmatisches Retikulum Raues endoplasmatisches Retikulum mit Ribosomen Eigene DNA Eigene Ribosomen Symbiontische Bakterien Maternale Vererbung Kristic, 1976 Ribosomen Große Untereinheit (60S) Kleine Untereinheit (40S) Im Nucleolus gebildet, im Zytoplasma zusammengesetzt Raues Endoplasmatisches Reticulum Raues ER basophil, Ergastoplasma Proteinsynthese: Exportproteine Plasma-Zelle Kristic, 1976 Polyribosomen: Proteinsynthese 4

19 Glattes Endoplasmatisches Reticulum Golgi-Apparat Dictyosomen Stapel von Zisternen und Vesikel cis-seite und trans-seite Bloom and Fawcett, 1975 Kristic, 1976 Glattes ER komplex Lipide und Steroidhormone Speicher für Ca 2+ -Ionen Glykogensynthese Golgi-Apparat Funktionen Modifizierung von Glykoproteinen Glykosyltransferasen Verpackung von Sekreten Bildung von Lysosomen Recycling von Membranmaterial Golgi-Apparat Funktionen Modifizierung von Glykoproteinen Glykosyltransferasen Verpackung von Sekreten Bildung von Lysosomen Recycling von Membranmaterial Kristic,

20 Lysosomen Lysosomen Intrazelluläres Verdauungssystem Hydrolytische Enzyme Leitenzym: Saure Phosphatase Primäre Lysosomen Sekundäre Lysosomen Autolysosomen Heterolysosomen Restkörper Bloom and Fawcett, 1975 Peroxisomen Zentriol Enzyme: Oxidasen, Katalase Funktionen Fettstoffwechsel Gluconeogenese Entgiftung Mikrotubuli: 9 x 3 Struktur Perizentrioläres Material Zellteilung Organisation des Zytoskletts Zellweger-Syndrom Bloom and Fawcett,

21 Metaplasma Aktin-Filamente Mikrofilamente: Durchmesser 5-7 nm Berufsstrukturen der Zelle Zytoskelett: Aktin Mikrotubuli: Intermediärfilamente: Aktin G Aktin F Aktin-Myosin Ross and Pawlina, 2011 Aktin-bindende Proteine Filamin: Gelzustand des Zytoplasmas Gelsolin: Trennung der Aktinfilamente Ross and Pawlina, 2011 Mikrotubuli Intermediärfilamente Ross and Pawlina, 2011 Durchmesser 24 nm Tubulin, 13 Protofilamente Durchmesser 8-10 nm Faserige Polypeptide Stabilste Komponente des Zytoskeletts Chemisch unterschiedlich Zytokeratine Vimentin Desmin Neurofilamente Krstic,

22 Zytoskelett Paraplasma (Zytoplasmatische Einschlüsse) Sekretgranula Glykogen Lipidtropfen Pigmente Sekretgranula Glykogen Leberzellen Sinusoide Glykogen Zentralvene PAS-Reaktion (Perjodsäure-Schiff-Reaktion 3

23 Lipidtropfen Endogene Pigmente Pigmente Melanin Gefrierschnitte Sudan III-Rot, Osmiumtetroxid Hämosiderin Pigmente Apoptose (Programmierter Zelltod) Exogene Pigmente Unterscheide: Nekrose Initiator-Caspasen Effektor-Caspasen Apoptotic bodies Ruß Asbest 4

24 Dynamik der Zellmembran Transportprozesse Diffusion Aktiver Transport unter Energieverbrauch: Carrier Endozytose Pinozytose Phagozytose Rezeptor vermittelte Endozytose Exozytose Zytopempsis 5

25 Histologie: Gewebelehre Epithelgewebe Epithelgewebe Binde- und Stützgewebe Muskelgewebe Nervengewebe Basalmembran Lamina basalis Laminin, Fibronectin Apikale Differenzierungen Mikrovilli, Stereozilien, Kinozilien Zellverbindungen keine Gefäße: Ernährung durch Diffusion Krstic, 1976 Basalmembran Basalmembran in der Plazenta Krstic,

26 Basalmembran: Cornea Oberflächendifferenzierungen Krstic, 1976 Stereozilien Krstic, 1976 Krstic,

27 Differenzierungen der seitlichen Zellmembran Epithelgewebe Oberflächenepithel Drüsenepithel Sinnesepithel Oberflächenepithel Oberflächenepithel Einschichtige Epithelien Mehrreihige Epithelien Mehrschichtige Epithelien Übergangsepithelien Krstic,

28 Plattenepithel Isoprismatisches Epithel Endothel der Gefäße Serosa-Epithel Krstic, 1976 Schildrüse: Endokrine Drüse Isoprismatisches Epithel Hochprismatisches Epithel Nierentubulus Gallenblase 4

29 Hochprismatisches Epithel Mehrreihige Epithelien Eileiter Krstic, 1976 Nebenhoden: Ductus epididymidis Mehrschichtig unverhorntes Plattenepithel Stratum basale Stratum spinosum Stratum superficiale Vorkommen Mundhöhle Schlund (Pharynx) Speiseröhre (Ösophagus) Anus Scheide (Vagina) 5

30 Mehrschichtig unverhorntes Plattenepithel Mehrschichtig verhorntes Plattenepithel Stratum basale Stratum spinosum Stratum granulosum Stratum lucidum Stratum corneum Mehrschichtig verhorntes Plattenepithel Mehrschichtig verhorntes Plattenepithel: Epidermis Stratum corneum Stratum lucidum Stratum granulosum Stratum spinosum Stratum basale 6

31 Übergangsepithel Drüsenepithel Endokrine Drüsen Exokrine Drüsen Lage Endoepithelial Exoepithelial Harnblase Drüsen: Übersicht Endoepitheliale Drüsen Krstic, 1976 Becherzellen 7

32 Drüsenepithel Ekkrine (merokrine) Sekretion Zusammensetzung des Sekretes homokrin heterokrin Sekretionsmechanismus ekkrin apokrin holokrin Apokrine Sekretion Holokrine Sekretion Milchdrüse (Mamma) Talgdrüsen 8

33 Talgdrüsen Speicheldrüsen Seröse Endstücke Muköse Endstücke Gemischte Endstücke Krstic, 1976 Seröse Endstücke Seromuköse Drüsen Glandula mandibularis Glandula sublingualis Parotis Krstic,

34 Speicheldrüsen Ausführungsgangsystem Sekretableitende Strukturen Schaltstück Streifenstück Ausführungsgang Myoepithelzellen Metaplasie Karzinome Bösartige (maligne) Tumoren des Epithelgewebes Umwandlung eines bereits differenzierten reifen Gewebes in ein anderes, verwandtes differenziertes und reifes Gewebe Krstic,

35 Metastasen 11

36 Binde- und Stützgewebe Bauelemente des Binde- und Stützgewebes Ortsfeste Bindegewebszellen Fibroblasten/Fibrozyten Zellen des Bindegewebes Bilden Grundsubstanz und Bindegewebsfasern können sich teilen z. B. für Wundheilung Fibroblasten/Fibrozyten Freie Zellen Histiozyten/Makrophagen Mastzellen Lymphozyten und Plasmazellen neutrophile Granulozyten eosinophile Granulozyten 1

37 Freie Zellen des Bindegewebes Histiozyten/Makrophagen Mastzellen Histiozyten/Makrophagen leiten sich von Monozyten des Blutes ab Ursprung:Stammzellen im Knochenmark Lymphozyten und Plasmazellen neutrophile Granulozyten eosinophile Granulozyten Mastzellen Granula mit Histamin und Heparin IgE Rezeptoren auf Zelloberfläche Wichtige Rolle bei allergischen Reaktionen (Typ 1) Lymphozyten und Plasmazellen T-Lymphozyten membranständige AK B-Lymphozyten Endzellen: Plasmazellen à humorale Antikörper 2

38 Neutrophile Granulozyten Bildung im Knochenmark Lebensdauer im Blut: einige Tage stabkernig à segmentkernig amöboid beweglich Mikrophagen Lysosomale Enzyme à Eiterkörperchen Eosinophile Granulozyten 1-4 % der weißen Blutkörperchen Kern hufeisenförmig grobe eosinophile Granula phagozytieren Antigen-AK-Komplexe vermehrt bei Allergien und Parasitosen Interzellularsubstanz Ungeformte Grundsubstanz Proteoglykane Glykoproteine Funktionen: Medium für Stoffaustausch Regulation des Wasserhaushalts durch Bindung von Wasser Bindegewebsfasern Kollagene Fasern Elastische Fasern Retikuläre Fasern (argyrophile Fasern) Kollagene Fasern Zugbelastbar, kaum dehnbar Aufbau: Tropokollagen-Tripelhelix à Protofibrillen à Mikrofibrillen à kollagene Fibrillen à kollagene Fasern Kollagen: wichtigstes Strukturprotein Anteil am Gesamtprotein des Körpers: % 3

39 Bildung der kollagenen Fasern Elastische Fasern Oxytalan-Fasern aus Mikrofibrillen (bes. Fibrillin) + Elastin färbar mit Resorcin-Fuchsin besonders hohe Anteile in Aortenwand elastischen Bändern elastischem Knorpel Krstic, 1988 Marfan Syndrom Elastische Bänder Ligamenta flava (gelbe Bänder) Ligamentum nuchae (Nackenband) Genetisch bedingte Erkrankung des Bindegewebes: Mutation des Gens für Fibrillin à Bildung der elastischen Fasern gestört à Folgen f. Herz- und Gefäßsystem, Augen, Skelett 4

40 Retikuläre Fasern Darstellbar durch Silberimprägnation: agyrophile Fasern Kollagen Typ III Arten des Bindegewebes Embryonales Bindegewebe: Mesenchym Gallertiges BG: Nabelstrang Retikuläres Bindegewebe: Lymphknoten Fettgewebe Weißes Fettgewebe Braunes Fettgewebe Lockeres Bindegewebe Straffes Bindegewebe Geflechtartiges straffes BG: z. B. Organkapseln, harte Hirnhaut Parallelfaseriges straffes BG: Sehnen und Bänder Elastische Bänder: Ligamenta flava, Ligamentum nuchae Embryonales Bindegewebe: Mesenchym Ursprung aller Binde- und Stützgewebe Gallertiges Bindegewebe Mesenchymzellen: hohe Teilungspotenz hohe Differenzierungspotenz Wharton Sulze, Nabelschnur (Funiculus umbilicalis) Krstic,

41 Retikuläres Bindegewebe Fettgewebe Grundgerüst von Knochenmark Milz Lymphknoten Lymphfollikeln Sternförmig verzweigte Retikulumzellen 3D-Netz von Kollagenfasern Typ III Freie Zellen Weisses Fettgewebe univakuolär Braunes Fettgewebe plurivakuolär Winterschläfer, Neugeborene à Wärmeproduktion Fettfärbung an Gefrierschnitten mit Sudanrot Sudanschwarz Lockeres Bindegewebe Stroma von Organen zwischen Organen und Geweben umgibt Gefäße und Nerven Verschiebeschichten Straffes parallelfaseriges Bindegewebe Sehnen und Bänder: Bündel gewellter Kollagenfasern (Kollagen Typ I) Tendinozyten Primärbündel Peritendineum int. Peritendineum ext. Paratendineum Krstic, 1988 Ansatz der Sehnen an den Knochen 6

42 Tendinozyt Knorpelgewebe Ursprung: Mesenchym Aufbau: Chondroblasten/Chondrozyten Interzellularsubstanz: Grundsubstanz + Fasern keine Blutgefäße Knorpeltypen: Hyaliner Knorpel Elastischer Knorpel Faserknorpel Perichondrium (Knorpelhaut): geflechtartiges Bindegewebe mit Blutgefäßen und Nerven nicht bei Gelenk- und Faserknorpel Hyaliner Knorpel Vorkommen: Embryonales Skelett, Gelenkknorpel, Nasenknorpel... Makroskopisch: weißlich-bläulich Aufbau: Chondrozyten/Chondrone isogene Gruppen Chondrone (Territorien): Chondrozyten in Lakunen Knorpelkapsel Zellhof zwischen Chondronen: Interterritorialsubstanz keine Blutgefäße Hyaliner Knorpel Interterritorialsubstanz: lichtmikroskopisch strukturlos Chondroitinsulfat, Hyaluronsäure kollagene Mikrofibrillen 7

43 Elastischer Knorpel In: Ohrmuschel, Gehörgang, Epiglottis, kleinste Bronchien Makroskopisch: gelblich trüb Mikroskopisch: meist isolierte Chondrozyten viele elastische Fasern darstellbar mit Orceinfärbung Faserknorpel Vorkommen: Symphysenknorpel, Disci intervertebrales, Kiefergelenke Aufbau: Chondrozyten vorwiegend einzeln, in geringer Dichte viele kollagene Fasern, nicht maskiert Krstic, 1988 Krstic, 1988 Knochengewebe Funktion: Stützgerüst, größter Mineralspeicher Aufbau: Knochenzellen + mineralisierte Grundsubstanz Trockenmasse: 1/3 organische Substanzen Kollagen 2/3 anorganisches Material Hydroxylapatit (Calciumphosphat) 85% Calciumcarbonat (10%) Magnesium, Calciumchlorid, Kalium, Fluor etc. Zwei Arten von Knochengewebe: Faserknochen (Geflechtknochen) Lamellenknochen Faserknochen (Geflechtknochen) Geflechtartige Anordnung der Kollagenfibrillen Entwicklungsgeschichtlich ältere Knochenform Kommt zeitlebens vor in: Ansatzzonen von Sehnen und Bändern Knöcherne Labyrinthkapsel (Innenohr) Äußerer Gehörgang Nahtränder der Schädelknochen 8

44 Lamellenknochen Anordnung von Kollagenfibrillen zu einem Lamellensystem Substantia compacta Äußere Grundlamellen Speziallamellen = Havers-Lamellen Schaltlamellen = Zwischenlamellen Innere Grundlamellen Substantia spongiosa Osteon Grundeinheit des Lamellenknochens: Havers-Kanal mit Blutgefäßen vegetativen Axonen 5-20 Speziallamellen (Havers-Lamellen) Osteozyten in Lakunen mit Zellfortsätzen in kleinen Kanälchen (Canaliculi) Volkmann-Kanäle verbinden Havers-Kanäle Krstic, 1988 Osteozyt Periost (Knochenhaut) Außen: Stratum fibrosum Innen: Stratum cellulare (Kambium) Starke Verbindung mit dem Knochen über Sharpey-Fasern Krstic,

45 Knochenzellen Osteoklasten Osteoprogenitorzellen Osteoblasten Osteozyten Osteoklasten bauen Knochensubstanz ab à Howship-Lakunen Ursprung: Monozyten/Makrophagen bis >50 Kerne, Ø bis >100 µm werden stimuliert v. Parathormon Normalerweise: Gleichgewicht zwischen Auf- und Abbau von Knochensubstanz Krstic, 1988 Knochenbildung (Ossifikation) Desmale Ossifikation Desmale Ossifikation Knochenbildung direkt aus dem Mesenchym z. B. platte Schädelknochen Indirekte bzw. chondrale Ossifikation Ersatz eines hyalinen Knorpelmodells durch Knochengewebe perichondrale Ossifikation enchrondrale Ossifikation z. B. Röhrenknochen Direkte Knochenbildung aus Mesenchym: Mesenchymzellen à Osteoblasten à Osteoid à Mineralisation Größenwachstum: Außenseite: Knochenanbau durch Osteoblasten Innenseite: Knochenabbau durch Osteoklasten Krstic,

46 Chondrale Ossifikation I Chondrale Ossifikation II Ausgangspunkt: Modell aus hyalinem Knorpel Chondrale Ossifikation III Chondrodysplasie 11

47 Osteopetrosis Hyperostosis Knochenheilung Kallus 12

48 Muskelgewebe Glatte Muskulatur Glatte Muskulatur Quergestreifte Muskulatur Spindelförmige Einzelzellen Zentraler Zellkern Herzmuskulatur Myofilamente 1 2 EM der glatten Muskelzellen Physiologie der glatten Muskulatur Kontraktionen langsam, lange Dauer Innervation: Vegetatives Nervensystem Basallamina Sympathikus Parasympathikus Gutes Regenerationsvermögen Hypertrophie Pinozytosebläschen 3 4 1

49 Quergestreifte Skelettmuskulatur Bindegewebe des Skeletmuskels Gliederung des Muskels durch Bindegewebe Endomysium Perimysium internum: Primärbündel Perimysium externum: Sekundärbündel Epimysium Faszie 5 Ross, Pawlina, Bindegewebe der Skeletmuskulatur Aufbau der Skelettmuskulatur 7 8 2

50 Quergestreifte Skelettmuskelfaser Quergestreifte Skelettmuskulatur Syncytium durch Verschmelzung einkerniger Myoblasten Durchmesser: 10 bis 100 µm Länge: mehre cm (bis zu 20 cm) 9 10 Histologischer Aufbau Quergestreifte Skelettmuskulatur Zahlreiche Zellkerne, direkt unter der Zellmembran Zytoplasma Myofibrillen Mitochondrien Myoglobin Glykogen

51 Sarkomer Myofibrillen: Durchmesser 0.5-1µm Zwischen zwei Z-Streifen Aktin: 7 nm Myosin: 10 nm I-Streifen: Hell, isotrop In der Mitte: Z-Streifen T- und L-System Transverales System (Einstülpungen der Zellmembran) Longitudinales System: Glattes ER Calcium-Ionen Speicher Terminale Zistern Triade A-Streifen: Dunke, anisotrop H-Zone (Hensen-Zone) M-Streifen: Mesophragma Motorische Endplatte Präsynaptische Membran Acetylcholin Postsynaptische Membran Synaptischer Spalt 15 Rote und weiße Muskelfasern Parameter Weiße Muskelfaser Rote Muskelfaser Durchmesser größer kleiner Oberfläche glatt Vorwölbungen Myofibrillen mehr weniger Sarkoplasma weniger mehr Mitochondr. weniger wesentlich mehr Myoglobin weniger mehr Kapillardichte geringer größer Kontraktion schneller langsqamer Dauer kürzer länger 16 4

52 Klinischer Ausblick Trauma (Wunde) Satellitenzellen Bindegew. Narbe Atrophie Klinischer Ausblick Muskelerkrankungen Autoimmunerkrankungen Myotonie (kongenital) Myoklonie Myasthenia gravis Myopathie Klinischer Ausblick Labrador Rezessiv, nicht geschlechtsgebunden vererbt 19 5

53 Nervengewebe Nervenzellen Nervenzellen (Neurone) Gliazellen Nervenzellen im menschlichen Gehirn Nervensystem Nervenzellen Zentrales Nervensystem Peripheres Nervensystem Sensomotorisches Nervensystem Vegetatives (Autonomes Nervensystem) Zellkern Perikaryon Nissl-Substanz = raues endopl. Reticulum Golgi-Apparat Dendriten Axon Synapsen 1

54 Organellen im Perikaryon Axon Ø Zentrifugal leitend Ø Ursprungskegel (Axonhügel) Ø Axoplasma Ø Axolemma Ø Kollateralen Ø Telodendron Einteilung der Nervenzellen Unipolar Bipolar Pseudo-unipolar Multipolar Pyramidenzellen Motoneurone Purkinje-Zellen Synapsen Elektrische Synapsen (Nexus) Chemische Synapsen Axonende: Bouton terminal, Endköpfchen Transmitter Präsynaptische Membran Synaptischer Spalt Postsynaptische Membran 2

55 Transmittersubstanzen Exzitatorische und inhibitorische Transmitter Acetylcholin Histamin Adrenalin Serotonin Noradrenalin Glutaminsäure Dopamin γ-aminobuttersäure Synapsen Zwischen Nervenzellen Axodendritische Synapsen Axosomatische Synapsen Axoaxonische Synapsen Somatosomatische Synapsen Zwischen Nervenzellen und Skelettmuskelzellen Motorische Endplatten Zwischen Nervenzellen und Drüsenzellen Neuroglanduläre Synapsen Gestalt von Synapsen Dornensynapsen Cristae-förmige Synapsen Invaginierte Synapsen Polysynaptische Endigungen En-passant Synapsen Funktion von Synapsen Erregungsübertragung Gleichrichter Exzitatorisches postsynaptisches Potential Inhibitorisches postsynaptisches Potential Aktionspotential Entsteht am Axonhügel Alles oder Nichts Gesetz 3

56 Störungen der synaptischen Übertragung Botulinumtoxine (lat. botulus = Wurst) Clostridium botulinum Anaerober Keim in verdorbenen Lebensmitteln Toxin stoppt Exozytose von Acetylcholin Muskellähmung Störungen der synaptischen Übertragung Wundstarrkrampf Clostridium tetani Neurotoxin Blockiert die Synapsen hemmender Interneurone und motorische Endplatten Muskelkrämpfe Risus sardonicus Regeneration eines Axons Tigrolyse Waller Degeneration Fischaugenzellen Bünger Bänder Inaktivitätsatrophie Amputationsneurome Funktion Stützfunktion Stoffwechsel Phagozytose Regeneration Gliazellen 4

57 Arten von Gliazellen Glia des ZNS Glia des PNS Gliazellen des ZNS Astrozyten sternförmig verzweigt Kurzstrahler Langstrahler Astrozyten Glia des ZNS Astrozyten protoplasmatische Astrozyten: Kurzstrahler graue Substanz Krstic, 1988 Blut-Hirn-Schranke: Membrana gliae perivascularis Membrana glia superficialis Stützfunktion, Stoffaustausch, Phagozytose 5

58 Glia des ZNS Astrozyten Faserige Astrozyten: Langstrahler weiße Substanz Oligodendrozyten Glia des ZNS Wenige, blattartige Ausläufer Wenig Zytoplasma Bilden Myelinscheiden für mehrere Axone im ZNS Krstic, 1988 Zusammensetzung der Myelinscheiden 78% Lipide 22% Protein z.b. Myelin basic protein (MBP) Connexine Pathologische Veränderungen der Myelinscheide Autoimmunerkrankungen Akute: Guillan Barre Syndrom Chronische Multiple Sklerose Toxine und Umweltgifte Quecksilber Hexachlorophen Dipthterie Medikamente Chloroquin Procainamid Genetisch/Angeboren Infektionen BSE, Jacob-Creutzfeld Erkrankung, HIV 6

59 Glia des ZNS Mesoglia-Zellen (Mikroglia, Hortega-Glia) langgestreckt, ungleichmäßige Fortsätze beweglich! Phagozytose Glia des ZNS Ependymzellen Epitheliale Auskleidung d. Liquorräume Ventrikel: Gehirn, Zentralkanal: RM Tanyzyten Krstic, 1988 Glia des PNS Schwann Zellen: Lemnozyten umhüllen Axone der peripheren Nerven Nicht myelinisiertes Axone Glia des PNS Marklose Nervenfaser Marklose (nicht myelinisierte) Fasern Axone senken sich ins Zytoplasma der Schwann-Zelle ein geringe Leitungsgeschw. (1m/s) Theodor Schwann ( ) 7

60 Glia des PNS Schwann-Zellen Markhaltige (myelinisierte) Fasern Glia des PNS Myelinisiertes Axon 1 Schwann-Zelle umhüllt 1 Axon Axon von Myelinscheide umgeben Myelinlamellen: Plasmalemma der Schwann-Zellen Glia des PNS Ranvier-Schnürringe Saltatorische Erregungsleitung Leitungsgeschwindigkeit bis 120 m/s Glia des PNS Schmidt-Lantermann-Einkerbungen 8

61 Peripherer Nerv: Gemischter Nerv Glia des PNS Amphizyten (Satellitenzellen, Mantelzellen) umgeben periphere Ganglienzellen Stoffaustausch Motorische und sensible Fasern Bindegewebe des Nervs Epineurium Perineurim Endoneurium Markhaltige und marklose Fasern Plexus myentericus Plexus submucosus 9

62 Blut Zelluläre Bestandteile Flüssige Bestandteile (Blutplasma) Serum Fibrinogen Geformte Bestandteile Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) Weiße Blutkörperchen (Leukozyten) Blutplättchen (Thrombozyten) Lymphozyten Granulozyten Monozyten Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) 7.5 µm groß Kernlos Bikonkav Hämoglobin 120 Tage Lebensdauer (Mensch) 6-8 % des Körpergewichtes Blutkörperchen: Vol % Blutplasma: Vol-% Weiße Blutkörperchen (Granulozyten) Granulozyten Granulozyten Lymphozyten Monozyten Eosinophile Granulozyten Neutrophile Granulozyten Basophile Granulozyten 1

63 Neutrophile Granulozyten Eosinophile Granulozyten mm 2 Blut 9-12 µm Segmentkernig Stabkernig Bildung im Knochenmark Lebensdauer im Blut: Einige Tage Amöboid beweglich Mikrophagen Eiterkörperchen 1-4 % der weißen Blutkörperchen µm groß Kern hufeisenförmig Grobe eosinophile Granula Phagozytieren Antigen-AK-Komplexe Vermehrt bei Allergien und Parasitosen Eos verfolgt Tithonos Basophile Granulozyten 0.3-1% der Leukozyten 10 µm groß Gelappter Zellkern Basophile Granula Histamin Heparin Membranständige Rezeptoren für IgE Bildung von Leukotrienen Mediatoren bei Entzündungsvorgängen Lymphozyten 20-35% der Leukozyten ABER: Nur ein kleiner Teil ist im Blut! T-Lymphozyten: Membranständige AK B-Lymphozyten: differenzieren sich zu Plasmazellen humorale AK Morphologisch: Kleine Lymphozyten: 6-9 µm, schmales Zytoplasma Große Lymphozyten: µm 2

64 B-Lymphozyt und Plasma Zelle Monozyten Größte Zellen des Blutes, µm Kern: Bohnenförmig, exzentrisch gelegen Zytoplasma: Basophile, feine Granula Amboid beweglich Diapedese Makrophagen Thrombozyten (Blutplättchen) Durchmesser: 1-4 µm, farblos, spindelförmig Kernlos Abschnürung aus Megakaryozyten Granulomer Hyalomer Wichtig für Blutgerinnung Blutplättchenthrombus Grundlagen der Hämopoiese Drei Kompartimente Stammzellenkompartiment: Multipotente Hämozytoblasten Uni-, bi-, oder oligopotente Vorläuferzellen (Progenitoren) Effektorzellen Weiße Blutzellen Rote Blutkörperchen Knochenmark Blutpättchen 3

65 Pränatale Blutbildung Megaloblastische Periode im Mesenchym des Dottersacks Postnatale Blutbildung Im Knochenmark: Granulozyten, Erythrozyten und Thrombozyten In den lymphatischen Organen Lymphozyten Hepatolienale Periode Medulläre Periode Knochenmark Rotes (blutbildendes) Knochenmark Gelbes Knochenmark: Fettmark Rotes Knochenmark Grundgewebe: Retikuläres Bindegewebe Sinussystem: Weite Kapillaren Keine Lymphgefäße Stammzelle aller roten und weißen Blutkörperchen: Hämozytoblast Granulopoese Erythropoese Thrombopoese Lymphopoese (im geringen Umfang) 4

66 Literatur und Bildnachweis Bloom, W., Fawcett, D.W. A Textbook of Histology, Saunders, 1975 Krstic, R.V. Ultrastruktur der Säugetierzelle, Springer-Verlag, 1976 Krstic, R.V.: Die Gewebe des Menschen und der Säugetiere, Springer-Verlag, 1988 Ross, M., Pawlina, W.: Histology. A Text and Atlas, 2011 Sinowatz, F., Hees, H.: Histologie, 5. Auflage, 2012 Sinowatz, F., Rodler, D.: Histlogie Kurs, 2. Auflage, 2013 Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf deshalb der vorherigen schriftlichen Genehmigung des Verlages. Copyright by, Forststrasse 12 a, Hofstetten 5