Allgemeine Histologie

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1 Allgemeine Histologie - Gewebe = Verband aus gleichartig differenzierten Zellen, die durch Interzellulärkontakte und Extrazellulärmatrix zusammengehalten werden - Vier Gruppen von Grundgewebe n können unterschieden werden: Epithel-, Binde- und Stütz, Muskel-, Nervengewebe - Epithelgewebe: Zellverbände mit vielen Zellkontakten und geringem Extrazellulärraum; Oberflächenepithelien, Drüsenepithelien - Binde- und Stützgewebe: wenig Zellen, großer Extrazellulärraum, der mit Extrazellulärmatrix gefüllt ist; -> Lockeres und straffes kollagenfaseriges BG, Sehnen, Bänder, Fettgewebe, Knorpel, Knochen - Nervengewebe: Verband aus Nervenzellen samt Ausläufern und Gliazellen; spezialisiert für die Übertragung und Verarbeitung von Informationen, die auf elektrochemischen Mechanismen beruhen - Muskelgewebe: Zellverbände mit Fähigkeit zu koordinierten makroskopisch sichtbaren Kontraktionen; -> Glatte und quergestreifte Muskulatur (Skelett und Herzmuskulatur) - Ein Organ ist stets aus mehreren Grundgeweben zusammengesetzt - Das für das Organ spezifische Gewebe (meist Epithel) wird Parenchym genannt; im Unterschied zum bindegewebigem Stroma, das dem mechanischen Zusammenhalt der Organs dienst und in das die Leitungsbahnen (Blut/Lymphgefäße, Nerven) eingebettet sind Epithelgewebe - Epithelien = Verbände aus polar gebauten Zellen, die dicht an dicht sitzen, mit einem Minimum an Extrazellulärraum dazwischen - Zellen durch Zellkontakte untereinander verbunden und an Basalmembran verankert - Alle Epithelien sind grenzbildend - 2 Arten: Oberflächenepithelien und Drüsenepithelien - Oberflächenepithelien bedecken die äußere Körperoberfläche und kleiden im Inneren alle natürlichen Hohlräume aus (egal ob makroskopische Räume, oder mikroskopische Kanäle und Gänge) - Funktion: Diffusionsbarriere zwischen Lumen und subepithelialen Raum - Drüsenepithelien betreiben in erster Linie Sekretion - Aber auch sie müssen Barrierefunktion erfüllen, und viele Oberflächenepithelien machen auch Sekretion - Epithelien können aus allen drei Keimblättern hervorgehen - Mesothel: aus Mesoderm; Auskleidung von Peritoneal/Pleura/Perikardhöhle - Endothel: Auskleidung Herz und Blut/Lymphgefäße - Gemeinsame Merkmale der typischen Epithelien: polare Bau- und Funktionsweise, Intermediärfilamente aus Zytokeratin, Zellkontakte (Tight junction, Adhärenskontakte, Desmosomen, Gap junction); Basalmembran (Verankerung des Epithels an der Unterlage) - Epithelzellen haben apikalen Pol (zur freien Oberfläche hin) und basalen Pol -> dementsprechend hat Plasmamembran eine apikale und eine basolaterale Domäne - Basalmembran vermittelt Verankerung des Epithels am subepithelialen Bindegewebe - Mukosa (Schleimhaut) = Epithel + Lamina propria (BG in Hohlorganen im Verdauungs/Respirations/Urogenitaltrakt) Oberflächenepithelien - Einteilung nach Zahl der Zellschichten (ein/mehrschichtig) und Form der Zellen (platt, prismatisch) - Bei mehrschichtigem Epithel ist die Form der Zellen in der obersten Lage maßgebend!! (bei Urothel nicht) - Oberflächenstrukturen, falls vorhanden, gehören auch beschrieben (zb Bürstensaum, Kinozilien)

2 einfach Plattenepithel Oberflächenepithelien einschichtig mehrschichtig mehrreihig (immer prismatisch) Plattenepithelien prismatische Epithelien (selten) prismatische Epithelien (isoprismatisch oder hochprismatisch) verhornt unverhornt Urothel (Übergangsepithel) - Einschichtige Epithelien: alle Zellen auf der Basalmembran! - einfaches Epithel (Epithelium simplex): alle Zellen gleich hoch und erreichen mit Apex die freie Oberfläche - Zellkerne liegen alle wie aufgereiht in derselben Höhe - Das einfache Plattenepithel besteht aus einer Lage flacher Zellen; Zellleib oft so dünn, dass er kaum zu erkennen ist; nur Zellkerne sind zu finden - Bsp.: Lungenalveolen - Einfach prismatische Epithelien: sind höher; hexagonalen Umriss - Einfache isoprismatische (=kubisch):höhe und Breite der Zellen sind gleich - Einfache hochprismatische (Zylinderepithel, Säulenepithel): Zellen mehr hoch als breit - Mehrreihiges Epithel (Epithelium pseudostratificatum): Alle Zellen irgendwie auf der Basalmembran (manche nur mit schmalen Fuß); aber nicht alle Zellen erreichen die freie Oberfläche - Kerne alle auch unterschiedlichen Höhen - Alle Zellen sind prismatisch, jedoch unterschiedlich hoch - Hohen Zellen durchspannen komplettes Epithel = Funktionsträger - Niedrige Zellen, erreichen nicht die Oberfläche, werden als Basalzellen bezeichnet - Oberflächendifferenzierungen: viele Epithelien besitzen an apikalen oder basalen Oberfläche besondere Strukturen (Mikroplicae, Mikrovilli, Stereozilien, s.o.) - Bürstensaum: Besatz mit Mikrovilli; besonders lange Mikrovilli erscheinen als Stereozilien (Samenwege) - Flimmerepithel: ist Epithel mit dichtem Kinozilienrasen - Typische Kombination von Merkmalen kann Aufschluss darüber geben, um welches Organ es sich handelt - Junktionaler Komplex (Schlussleistenkomplex, Haftkomplex) - Im apikalen Bereich von prismatischen Epithelien, mehrschichtigem Plattenepithel der Korne und des Urothels: konstant Kombination von hintereinander gestaffelten Zellkontakten: Tight junction, Zonula adhaerens und Desmosom (lichtmikroskopisch nicht erkennbar; anfärben -> hexagonales Muster) - Diffusionsbarrieren und transportierende Epithelien - Diffusionsbarriere wegen Tight junctions - Transportierend, weil viele Epithelien resorbieren und sezernieren -> Durchschleusung hydrophiler Moleküle und Elektrolyte; (häufig auch von Wasser); Triebkraft ist stets die Na + /K + -ATPase - Mehrschichtige Epithelien: alle Epithelien mit mehr als zwei Zelllagen - Grundsätzlich 3 Stockwerke: Basal/Intermediär/Superfizialschicht - Basalschicht: Mitosen für Zellersatz -> Zellen steigen auf und machen dabei Reifung (Differenzierung) durch, die in der Superfizialschicht abgeschlossen ist - Mehrschichtige prismatische Epithelien: 2.5 Zelllagen; kommen nur an wenigen Stellen im Körper vor

3 - Isoprismatisches (kubisches) und Zylinderepithel - Mehrschichtige Plattenepithelien: besitzen meist viele (>10) Zelllagen - überall da zu finden, wo die Oberfläche einer hohen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt ist - -> Verankerung der untersten Zellschicht an Basalmembran durch Hemidesmosomen extra verstärkt; Zellen werden durch Zytokeratinfilamente durchzogen; untereinander durch viele Desmosomen verbunden - Je nach Differenzierung der obersten Zelllagen: Unterscheidung in verhorntes und unverhorntes Epithel - Unverhorntes mehrschichtiges Plattenepithel: - Im Körperinneren: ständig befeuchtet durch Drüsensekret: bleiben unverhornt (Ausnahme zt Mundhöhle) - Mundhöhle, Speiseröhre, Analkanal, etc. - Meist mehr als 20 Zelllagen; 4 Stockwerke, die etwas dem Reifungsfortschritt entsprechen - Stratum basale, parabasale, intermedium, superficiale - Stratum basale: besteht aus einer Lage zylindrischer Zellen mit kräftig gefärbtem Zellleib - Stratum parabasale: Mehrere Lagen; polygonal; Zellleib auch hier noch gut anfärbbar - Stratum intermedium: mehrere Zelllagen; Zellkern dichter; Zytoplasma wird auffallend blass; Zellform anders - Stratum superficiale: Ebenfalls verdichteter Zellkern und veränderte Zellformen; bis Zellform sehr abgeplattet ist und Kern sehr klein (aber noch erkennbar) - Obersten Zellen schilfern ab und werden durch nachrückende fortlaufend ersetzt - Verhorntes mehrschichtiges Plattenepithel: - Ist Epitheloberfläche dauerhaft und direkt mit der Luft ausgesetzt (Austrocknungsgefahr), differenzieren sich die obersten Zelllagen zu Hornzellen -> verhorntes mehrschichtiges Plattenepithel - ~ ist das typische Epithel der Haut, die Epidermis - Zellen werden als Keratinozyten bezeichnet - Stratum basale: eine Lage aus zylindrischen Zellen - Stratum spinosum: mehrere Lagen polygonaler Zellen - Stratum granulosum: ca. 3 Lagen platte Zellen; auffällige Granulierung des Zytoplasmas; Beginn Verhornung - Stratum lucidum: sieht man nicht :D - Stratum corneum: variable Zahl von kernlosen, nicht mehr vitalen Hornzellen (Vollständig keratinisiert) - Urothel: = Übergangsepithel; Sonderform des mehrschichtigen Epithels - Kleidet die ableitenden Harnwege aus - = mehrschichtiges Epithel mit Basal- (eine Zelllage) und Intermediärschicht (mehrere Zelllagen) + oberflächliche Lage von Deckzellen - Deckzellen sind wesentlich größer als die Zellen darunter, sind oft polyploid oder mehrkernig - Urothelzellen sind sehr langlebig (ca. 300 Tage) - In Harnblasse muss Urothel den Größenänderungen der Oberfläche bei Füllung und Entleerung anpassen - Dabei ändert sich Epithelhöhe und Zellform - Leer, kontrahiert:6-7 Zelllagen, kubische Form - Gefüllt, gedehnt: Zahl der Zelllagen in der Intermediärschicht reduziert sich, platte Deckzellen - Was genau geschieht bei der Umorganisierung ist nicht geklärt - Zellumsatz in Oberflächenepithelien: ständige Erneuerung der Oberflächenepithelien - Streng reguliert - Zellproliferation (Vermehrung), Zelldifferenzierung, programmierter Zelltod - Mitotische Teilung, Stratum basale Drüsenepithelien - Drüsen = epithelzellverbände oder Einzelzellen, die ein Sekret herstellen (Stoff mit biologischer Funktion) und es in den Extrazellulärraum ausschütten - Meistens liegen sie im Bindegewebe unterhalb des Oberflächenepithels - Exokrine Drüse: mit Ausführungsgang, über den das Sekret abgeleitet wird

4 - Endokrine Drüse: Verbindung zur Oberfläche verschwindet in Organentwicklung -> Sekret (dann als Hormon bezeichnet) wird in Extrazellulärraum des umgebenden BG abgegeben -> Blutbahn - Systematik der exokrinen Drüsen - Klassifizierung nach Mechanismus der Sekretausschüttung, Lage der Drüsenzellen, Gestalt, Sekretart - Mechanismen der Sekretion: - Merokrine Sekretion: Ausschüttung per Exozytose - Ekkrine Sekretion: Moleküle und Ionen werden einzeln transportiert; Wasser folgt meist aus osmot. Gründen - Apokrine Sekretion (Apozytose): Zelle schnürt Stück ihres Zellleibs ab (Brusts -> Fettanteil der Milch) - Holokrine Sekretion: nur bei Talgdrüsen: Während Differenzierung bilden sich viele Fetttröpfen; Zellen sterben durch Apoptose und sind dann selbst das Sekret (vorwiegend Fette) - Lage der Drüsenzellen: - Intraepitheliale Drüsen: manche Oberflächenepithelien haben Becherzellen -> sezernieren Muzine (Schleim) - Extraepitheliale Drüsen: liegen unterhalb des Oberflächenepithels; meisten exokrinen Drüsen zählen zu dieser Gruppe - Gestalt der Endstücke: - Endstücke = sekretorischen Funktionseinheiten einer exokrinen Drüse - Bestehen aus einer einzelnen Lage von Epithelzellen, die auf einer Basallamina sitzen und gemeinsam ein Lumen begrenzen, in das das Sekret abgegeben wird - Endstücke haben folgende Formen: tubulös (schlauchförmig), azinös (kugelförmig), alveolär (blasenförmig); oder gemischte Drüsen: tubuloazinös (beide Endstückformen in einem Organ); tubuloalveolär - Architektur der Drüsen: - Sekret gelangt entweder direkt ausm Endstück aufs Oberflächenepithel oder über einen dazwischen geschalteten Ausführungsgang - Einfache Drüsen: wenn überhaupt, nur ein Ausführungsgang, der ein/mehrere Endstücke drainiert (bei mehreren: verzweigte Drüse) - Zusammengesetzte Drüsen: baumartig gegliedertes System von Ausführungsgängen; Drüsen sind durch BG.septen in Lobuli (Läppchen) unterteilt -> dementsprechend Unterscheidung zwischen intra- und interlobulären Gängen (Bsp: alle großen Speicheldrüsen, Pankreas, Tränendrüse, Brustdrüse) - In vielen Ausführungsgängen wird das Primärsekret noch bearbeitet -> Sekundärsekret -> Ausscheidung - Beschaffenheit des Sekrets: - Sekrete der exokrinen Drüsen (außer Talgdrüsen) sind wässrig - Unterteilung in seröse und muköse Drüsen (bei Drüsen, die innere Oberflächen + Augapfel befeuchten) - Seröse Drüsen: dünnflüssiges, proteinreiches Sekret; Endstücke idr azinös; runder Zellkern - Muköse Drüsen: zähflüssiges (visköses), muzinreiches Sekret; Endstücke sind tubulös; platte Kerne - Seromuköse Drüsen: beide Merkmale; gemischte Drüsen (wegen Endstückformen); - Myoepithelzellen: = kontraktile Epithelzellen - Dienen zur Austreibung des Sekrets ausm Endstück und der Anfangsstrecke des Gangsystems IMMER: Dünn/Dickdarm: einfaches Zylinderepithel mit Bürstensaum und Becherzellen respiratorisches Epithel der großen Atemwege ist immer mehrreihiges Flimmerepithel mit Becherzellen

5 Binde- und Stützgewebe - Viele unterschiedliche Gewebe (Knochen, Knorpel, BG, Fett) - Gemeinsamkeit + Unterschied zu anderen Grundgewebsarten: große Raum zws. Zellen (interstitieller Raum) - Dieser ist mit interstitieller Flüssigkeit und EZM gefüllt - Wichtigsten Bestandteile der EZM: Fibrillen, Fasern, Hyaluronan, Proteoglykane, Adhäsionsproteine - Im Knochen ist Matrix außerdem mineralisiert, dh mit Hydroxyapatit-Kristallen (aus Calcium/Phosphat/Hydroxid-Ionen bestehen) durchsetzt -> Härte - Alle BG und Stützgewebe aus Mesenchym entstanden = embryonales BG Das BG im eigentlichen Sinn Ausgelassen, nicht zusammengefasst! Fettgewebe - Aus Fettzellen (Adipozyten), die Fette (Lipide = Triacylglycerine = Neutralfette) synthetisieren - Diese speichern sie in Form eines großen Lipidtropfens oder vieler kleiner Tröpfchen - Jeder Adipozyt ist von einer Basallamina umgeben - Unterteilung in braunes (plurivakuoläres) und weißes (univakuoläres) Fettgewebe - Weißes Fettgewebe ist weit verbreitet; Energiespeicher; Wärmeisolator, Druckpolster - Bis zu 100μm große Fettzellen; annähernd kugelförmig - Eine große Vakuole, die fast den ganzen Zellraum einnimmt - Der Lipidtropfen ist keine Vakuole im eigentlichen Sinn; er ist von keiner echten Biomembran umgeben - Er hat einen Kern aus Neutralfetten und ist von einer monomolekularen Phospholipidschicht umgeben - Zellkern plattgedrückt am Zellrand -. - Funktion + Vorkommen: Lipide = energiereicht; Energiespeicher; wird angehäuft und bei Bedarf mobilisiert - Kann dann anderen Geweben zur Verfügung gestellt werden - Speicherfett v.a. in Subkutis und Bauchraum; zudem: Isolierschicht gegen Wärmeverlust - zt auch Baumaterial (Baufett) mit Polterfunktion (zb Fußsohle) oder soll Organe in Position halten (Auge) - Ab/Zunahme Fettgewebsmasse -> Größenänderung der einzelnen Fettzellen ->Anreicherung/Abgabe Lipide - Braunes Fettgewebe besonders beim Säugling; verpulvern Energie -> Wärmeproduktion - Braune Farbe wegen hohem Gehalt an Mitochondrien - Dienen hier nicht der ATP-Synthese, sondern der Verbrennung der Lipide -> Wärme entsteht - Adipozyten im braunen FG werden nicht so groß wie im weißen - Zelleib enthält zahlreiche kleine Lipidtröpfchen (plurivakuolär) Knorpelgewebe - Aus Chondrozyten (Knorpelzellen) und EZM (wichtigste Bestandteile: Proteoglykane + Kollagenfibrillen) - Knorpel ist durch Druck begrenzt verformbar und kehrt nach Entlastung wieder in seine alte Form zurück - Das nennt sich Druckelastizität = biomechanische Eigenschaft - Kommt durch Zusammenwirken von Proteoglykanen und Kollagenfibrillen zustande - Hyaliner Knorpel (am weitesten verbreitet); zwei weitere Typen haben zusätzliche Matrix-Komponenten - Elastischer Knorpel (+ elastische Fasern) und Faserknorpel (+ dicke Kollagenfasern) - Knorpelgewebe ist gefäßreich - Versorgung der Chondrozyten erfolgt über lange Diffusionsstrecken durch die EZM hindurch - Meisten Strukturen aus hyalinem + elastischem Knorpel von festen, bindegewebigen Knorpelhaut umgeben = Perichondrium (Ausnahme: Gelenkknorpel) - Entwicklung: Mesenzymzellen lagern sich dicht zusammen, differenzieren zu Chondroplasten, produzieren Knopelmatrix und werden dadurch zu Chondrozyten.

6 - Vorkommen verschiedener Knorpeltypen: > hyaliner Knorpel: Gelenkknorpel; Nasenseptum, Kehlkopfskelett, Trachea, Bronchien, Rippenknorpel, > Elastischer Knorpel: Ohrmuschel, äußerer Gehörgang, Tuba auditiva, Epiglottis, > Faserknorpel: Zwischenwirbelscheiben, Symphysis pubica, Disci articulares, Menisci KG, - Hyaliner Knorpel: - Beispiel zur Darstellung des allg. Bauprinzips von Knorpelgewebe!: - Ovale, oft in Gruppen liegende Chondrozyten; stark basophile Matrix - Chondron = Chondrozyt (oder Gruppe davon) + umgebender Knorpelhof - Hyaliner Knorpel ist (mit Ausnahme des Gelenkknorpels) von einem Perichondrium (Knorpelhaut) bedeckt - Diese besteht aus zwei Lagen: > äußere Schicht: Stratum fibrosum; aus straffem BG; fängt Zugkräfte auf; Knorpel bricht bei Biegung nicht! > innere zellreiche Schicht: Stratum chondrogenicum; undifferenzierte mesenchymale Zellen, die zu Chondroplasten werden können -> Regeneration in begrenztem Umfang möglich - Hyaliner Knorpel ist idr gefäßlos; Versorgung über Diffusion durch die Knorpelmatrix (mehrere mm) - Knorpelzellen werden hauptschlich von Gelenkflüssigkeit versorgt - Reife Chondrozyten = ovale bis runde Zellen, die alle üblichen Zellorganelle besitzen - Im reifen, gesunden Knorpel teilen sie sich nicht mehr - Sind für den Umsatz der Matrix verantwortlich (langsam, aber stetig) - Hauptbestandteile der Matrix: PG, Wasser und Kollagenfibrillen (v.a. Typ 2, und kl. Mengen 9 und 11) - Diese Kollagenfibrillen lagern sich NICHT zu Kollagenfasern zusammen - Stehen senkrecht zur freien Oberfläche des Knorpels - Wassergehalt der Matrix: ca. 80% (PG hat wasserbindende Eigenschaft!!) - Kollagenfibrillen hält Knorpel zusammen -> PG und Hyaluronan nehmen nur 1/5 ihres eigentlichen Lösungsraumes ein -> fungieren so als Sprungfedern - Elastischer Knorpel: - EZM grundsätzlich so wie bei hyalinen Knorpel; zusätzlich aber Netze aus elastischen Fasern -> deshalb druck- und biegeelastisch - Faserknorpel: - Hier sind druckelastischer Knorpel und zugfestes, straffes BG vereint - Kollagenfasern sind gesetzmäßig angeordnet; dazws. Ovale Chondrozyten Knochen - Knochengewebe besteht aus verschiedenen Zelltypen und mineralisierter EZM - Hauptkomponenten der EZM: Kollagenfibrillen + Hydroxyapatit-Kristalle (vorwiegend aus Ca/P/OH-Ionen) - Durch diese besondere EZM -> biegefest (sowohl druck- als auch zugfest) - Kollagenfibrillen im unreifen Knochengewebe geflechtartig verwoben (Geflechtknochen) - Im reifen Knochen in Schichten (Lamellen) angeordnet (histologisch sichtbar) (Lamellenknochen) - Spongiöser Knochen (aus Trabekel) + kompakter Knochen: beides Lamellenknochen - Spongiosa-Bälkchen: Lamellen flächig geschichtet - Kompakta: viele konzentrische Lamellensysteme (Osteone, Havers-Systeme) - Zellen des Knochengewebes sind Osteoblasten (Knochenbildner), Osteozyten (ehemalige Osteoblasten, die eingemauert wurden) und Osteoklasten (Knochenzerstörer) - Knochengewebe wird zeitlebens umgebaut; dafür sind Osteoblasten und Osteoklasten verantwortlich - Innen: Endost: aus Osteoblasten-Vorstufen, Osteoblasten und klasten; Außen: Periost: Knochenhaut - Osteogenese: Entstehung des Knochens durch Mesenchymverdichtung in Embryonalzeit - Dann entweder desmale Osteogenese (Differenzierung des Mesenchyms direkt zu Knochengewebe) oder chondrale Osteogenese (Bildung knorpeligen Vorstufe, das dann zum Knochen umgebaut wird) - Makroskopie: Diaphyse (Schaft) und Epiphysen; dazws. Wachstumsplatte/fuge - Da direkt daneben die Metaphyse: trichterförmige Erweiterung des Schaftes - Spongiosa (aus dünnen Plättchen und Trabekeln; trajektorielle Ausrichtung) + Kompakta (Corticalis; Rinde)

7 - EZM des Knochens: Hauptbestandteil: Kollagenfibrillen (v.a. Typ 1) und Hydroxyapatit-Kristalle - Im Geflechtknochen liegen Kollagenfibrillen in Bündeln vor, die verflochten sind - Im Lamellenknochen ist EZM in Lamellen organisiert (sowohl in Kompakta, als auch in Spongiosa; nur Geometrie der Lamellen ist unterschiedlich!) - Eine Knochenlamelle ist eine Schicht (Dicke: 3-5μm) von fast gleichsinnig ausgerichteten, mineralisierten Kollagenfibrillen - Von einer Lamelle zur anderen ändert sich die Verlaufsrichtung der Kollagenfibrillen - Zwischen 2 Lamellen befindet sich je eine Schicht von Osteozyten - Hydroxyapatit = länglicher, hexagonaler Kristall - Sie lagern sich (wegen Affinität dazu) an der Oberfläche und im Inneren der Kollagenfibrillen longitudinal an - Verbundstruktur: druckfeste Mineralkristalle + zugfeste Kollagenfibrillen -> biegefest - Zellen des Knochens: Osteoblasten: bilden EZM; können zu Osteozyten und Osteoklasten werden (bauen Knochenmatrix ab) - Osteozyten sind am zahlreichsten und haben die längste Lebensdauer - Osteozyten und das Labyrinth der Knochenkanälchen: - Osteozyten sind ganz von mineralisierter Knochenmatrix umschlossen - Zellkern ist parallel zu den Lamellen orientiert - Zwischen Lamellen: linsenförmige Lakunen (Höhlen), von denen Knochenkanälchen (Canaliculi) abgehen - Canaliculi verlaufen senkrecht und parallel zu Lamellen -> Labyrinth von Kanälchen, die die ganze mineralisierte Matrix durchzieht - In Lakunen: Zellleiber der Osteozyten; In Kanälchen ihre Ausläufer - Um jede Zelle bleibt aber eine schmale Zone frei, die nur Kollagenfibrillen + Flüssigkeit enthält -> Alle Osteozyten durch Diffusion erreichbar - Gap junctions zu Nachbarn und zu Endost-Zellen -> Knochen ist von zusammenhängendem Zellnetz durchzogen - Osteozyten dienen als Mechanosensoren (weiter Aufgaben sind nicht geklärt) - Osteoblasten, Osteoid und Mineralisation: - Osteoblasten von mesenchymalen Stammzellen - Osteoblasen = Knochenbildner; zuständig für Kollagen-Synthese + Steuerung der Mineralisation - Überwachen aber auch den Abbau, weil sie den Osteoklasten-Haushalt überwachen - Neue Knochenmatrix wird immer alter aufgelagert -> Osteoblasten immer an Knochenoberfläche - Mineralisierter Knochen / nicht mineralisierte Schicht von Kollagenfibrillen (die sie selbst hergestellt haben) = Osteoid-Schicht / Schicht von Osteoblasten - Gap junctions in dieser Osteoblasten-Front -> synchronisierte Aktivität der Knochenbildung - Osteoblasten werden dann entweder zu Osteozyten (Einmauerung); andere werden überflüssig -> Apoptose; oder inaktiver Zustand - Osteoklasten: μm; mehrkernig (meist bis zu 10 Kerne); - Für den Abbau mineralisierter Matrix spezialisiert - (Chondroklasten: mineralisierter Knochen; Odontoklasten: mineralisiertes Zahnbein) - Entstehen durch Fusion einkerniger Vorläuferzellen - Aktive Osteoklasten liegen der mineralisierten Knochenmatrix direkt an - Osteoklasten-Trupps fressen Gruben (Resorptionslakunen; Howship-Lakunen) in die Trabekeloberflächen und Bohrkanäle in die Kompakta - (Trupp frisst in 3 Wochen was weg, was Osteoblasten monatelang aufgebaut haben) - Arbeitsweise in 3 Schritten: > Auflösung der Calcium-Verbindungen durch Säure > Sekretion von lysosomalen Enzymen zur Zerlegung der organischen Matrix > Endozytose der Matrix-Fragmente - Endost und Periost:

8 - Endost bedeckt alle inneren Knochenoberflächen (Spongiosa-Trabekel; Havers-Kanäle) - Besteht aus dünner Schicht von nicht-mineralisierten Kollagenfibrillen und einer kontinuierl. Lage von Zellen - Diese Zellen sind: mesenchymale Stammzellen, Osteoprogenitorzellen, Osteoblasten, Osteoklasten - Periost bedeckt äußere Knochenoberfläche - Aus zwei Schichten: Stratum fibrosum (aus straffen BG mit elast. Fasern) + S. osteogenicum (Endostzellen) -> Auch hier kann umgebaut und repariert werden! - Dickenwachstum geht von hier aus - Spongiosa: flächige Lamellen, parallel zur Trabekeloberfläche - Bälkchen sind gefäßlos; Osteozyten werden aus den Gefäßen des Knochenmarks versorgt - Kompakta: Osteon: System (Havers-System) aus 5-20 Knochenlamellen, die konzentrisch um einen Havers- Kanal herum geschachtelt sind - Havers-Kanal (d=min. 20μm) steht direkt oder indirekt mit Markhöhle in Verbindung - Ist mit Endost ausgekleidet und enthält einzelne Kapillaren - Kollagenfibrillen in den Osteon-Lamellen verlaufen in Schraubentouren, deren Drehrichtung von einer Lamelle in die andere wechselt - Osteon im Querschnitt ist rund oder oval; d= μm - Verbindung zu Nachbarosteonen besteht kaum - Von Havers zu Osteozyt durch Diffusion - Lücken zwischen Osteonen sind mit Schaltlamellen gefüllt, sodass die Matrix der Kortikalis eine kompakte, geschlossenen Masse darstelle (abgesehen von den Havers-Kanälchen) - Außen keine Osteone, sondern äußere Generallamellen; umfassen Knochen ganz - Knochenumbau: - Geflechtknochengewebe wird während Wachstum nach und nach durch Lamellenknochen ersetzt - Auch im ausgewachsenen Skelett findet kontinuierlicher Umbau statt (remodelling) - Jährlich: Spongiosa 28% Umsatz; Kompakta 4% Umsatz - Zweck: Vorbeugung gegen Materialermüdung, Reparatur Anpassung der Materialmenge (Kompakta) und der Spongiosa-Architektur an veränderte mechanische Beanspruchung (funktionelle Anpassung); Bereithaltung rasch verfügbarem Calciums - Umbau durch Osteoklasten und blasten - Knochenentwickliung: - Osteogenese beginnt mit Mesenchymverdichtung - Desmale oder chondrale Osteogenese als 2 Möglichkeiten - Chondral: Mesenchymzellen -> Differenzierung -> Chondroblasten -> Erstellen Primordialskelett (Knorpel) - Die Bildung von Knochengewebe (Ossifikation) findet an 2 Orten statt: Perichondrale Ossifikation: ums Knorpelgewebe rum Endochondrale/Enchochondrale Ossifikation: Im Inneren des Knorpels - Desmal: direkte Differenzierung von Mesenchymzellen in Osteoblasten - Schädeldach, Gescihtschädel, Schlüsselbein - Osteoblasten liegen weit auseinander, berühren sich aber über Ausläufer (Gap junctions) - Lagern um den Zellleib und die Fortsätze Osteoid ab -> eingemauert -> werden so zu Osteozyten - - Wachstumsplatte: Längenwachstum des Röhrenknochens durch Proliferation der Chondrozyten in Richtung Epiphysen - Wenn die Chondrozyten die Proliferation beenden, werden sie von der Ossifikation eingeholt -> Wachstumsfuge verschwindet - Zonen der Wachstumsplatte: Reservezone; Proliferationszone; hypertrophe Zone (provisorische Mineralisation); Eröffnungszone; Ossifikationszone

9 Nervengewebe Nerven hab ich eh keine mehr, also muss ich sie auch nicht lernen! (S ) Muskelgewebe - Zur aktiver Verkürzung (Kontraktion) fähig - Dafür sind Myofilamente aus Aktin + Myosin II verantwortlich - Interaktion zwischen Aktin und Myosin notwendig, die nur bei erhöhter zytosolische Ca 2+ -Ionen-Konzentration zustande kommt - 3 Arten von Muskelgeweben: Skelett- und Herzmuskulatur (quergestreifte Muskulatur), sowie glatte M. - Querstreifung aufgrund regelmäßiger Anordnung der Aktin- und Myosinfilamente zu Sarkomeren Skelettmuskulatur - Aus langen, vielkernigen Muskelfasern (sind durch Fusion einkerniger Zellen (Myoblasten) entstanden) - Aktionspotentiale induzieren Erhöhung der zytosolischen c(ca 2+ ) -> Kontraktion - Apos werden an einer neuromuskulären Synapse (motorische Endplatte) generiert - Muskelfaser -> Myofibrille -> Myofilamente - Bindegewebe der Skelettmuskulatur: - Muskel von Faszie (straffes BG) und darunter Epimysium (lockeres BG) umgeben - Vom Epimysium strahlen BG-septen in Muskel ein; werden insgesamt als Permysium bezeichnet; steht in Verbindung mit Sehnen -> Übertragung von Zugkräften - In BG-straßen: Leitungsbahnen - Jede einzelne Muskelfaser ist ebenfalls von BG umgeben: Endomysium -> wichtig für Reißfestigkeit - Skelettmuskelfaser: - = lang gestreckter Zylinder mit vielen Zellkernen, die longitudinal ausgerichtet dicht unter der Plasmamembran liegen (= Sarkolemm) - Eine MF kann mehrere Zentimeter lang sein; d = 40-80µm - Ende der MF an Kollagenfibrillen befestigt (Zugübertragung auf Sehnen) - Im Zytoplasma der MF (= Sarkoplasma) sind viele Myofibrillen, Mitochondrien und Sarkoplasmat. Retikulum - Jede MF von einer Basalmembran umgeben - Zellkerne der MF nicht mehr teilungsfähig; bei Bedarf zusätzliche Kerne von Satellitenzellen; Fusion - Querstreifung: I-Banden = hell; A-Banden = dunkel; Z-Linie: halbiert I-Bande längs - Strecke zwischen zwei Z-Linien Sarkomer (½ I A ½ I) - Sarkomer in ruhender MF: 2,2μm; bei Kontraktion verkürzen sich alle Sarkomere einer MF gleichzeitig - Myofibrillen: kontraktile Apparat ist in hunderte von Myofibrillen gegliedert; = lange Säulen; d = 1μm; = Ketten von Sarkomeren und eigentlichen Träger des Querstreifungsmuster - Durchziehen die ganze Länder der MF und sind mit den beiden Enden am Sarkolemm verankert - Verkürzung Myofibrillen -> Sarkolemm -> Kollagenfibrillen der Sehne - Zwischen Myofibrillen lieben Zellorganellen der MF (v.a. Mitochondrien und das SR) - Intermediärfilamente (Desmin) des Zytoskeletts umspinnen jede Myofibrillen in Höhe - Anordnung der Myofilamente im Sarkomer: - Myofibrille aus längs orientierten Myofilamenten - dünne Aktinfilamente (7nm) und dicker Myosinfilamente (15nm) sind regelmäßig alternierend angeordnet -> Querstreifungsmuster - in I-Bande: Aktinfilamente; in A-Bande: Myosinfilamente - die freien Enden der Aktinfilamente reichen zt in die A-Bande hinein -> Überlappung von Aktin- und Myosinfilamenten - H-Zone = Aktin-freie Strecke -

10 - Myofilamente und weitere Filamente des Sarkomers: - Aktinfilamente des Sarkomers sind 7nm dick und 1μm dick - Begleitproteine in quergestreifter Muskulatur: Tropomyosin + Troponin-Komplex (3UE: C,I,T) - Tropomyosin blockiert die Aktion-Myosin-Bindungsstellen beim ruhenden Muskel - Troponin dient als Regulator des Kontraktionsvorganges - Das Myosinfilament des Sarkomers ist 15nm dick und 1,5μm lang (= Breite der A-Bande) - Entsteht durch Aggregation der Schwanzdomänen der Myosinmoleküle - Myosinfilament = bipolar angeordnet, innerhalb einer Myosinhälfte sind alle Köpfe gleichsinnig angeordnet und gegensinnig zur anderen Hälfte ausgerichtet - Aktin in Z Bande; Myosin durch M-Bande; Titin ganz durch -> schützt vor Überspannung - Kontraktionsvorgang: Länge der Aktin- und Myosinfilamente bleibt unverändert! - Das Sarkomer verkürzt sich (max. auf 70% seiner optimalen Ruhelänge von 2,2μm) dadurch, dass die Aktinfilamente beider Sarkomerhälften tiefer zwischen die Myosinfilamente gleiten - I-Bande wird schmäler (kann bei maximaler Kontraktion ganz verschwinden) - Beim Gleiten der Filamente ist Myosin als Motorprotein der aktive Teil: Die Myosinköpfe wandern an den Aktinfilamenten entlang (Richtung derer (+)-Enden, also Richtung Z-Scheiben); ABER: Die Myosinköpfe treten eigentlich auf der Stelle, also ergibt sich ein passives Gleiten der Aktinfilamente in Richtung Sarkomermitte -> M zieht A zu sich her - Molekular: Zws Myosinköpfen und Aktinfilamenten bilden sich Querbrücken, die wieder gelöst werden - Geht durch ATP-Spaltung und Myosinkopfwinkel ändert sich zyklisch (-> Weiterschieben + Neuknüpfen) - Vorbedingung für die Aktin-Myosin-Interaktion ist eine Erhöhung der zytosolischen Ca 2+ -Konzentration - (in ruhenden MF: c(ca 2+ ) < 10-7 mol/l) - Trompomysin verdeckt Bindungsstellen; durch Ca 2+ durchläuft Trompomysin eine Konformationsänderung -> Bindungsstellen freigelegt -> Myosinköpfe können hin - Strukturelle Korrelate der elektromechanischen Kopplung: - Ruhende MF: Ruhemembranpotenzial von ca. -80mV - Einer Kontraktion geht ein Apo voraus, das an der neuromuskulären Synapse generiert und auf dem Sarkolemm über die ganze MF fortgeleitet wird (ca. 3m/sec) - Die Depolarisation setzt sich auf die Einstülpungen des Sarkolemm (Transversal-Tubuli/T-Tubuli) fort -> die dringen in die Tiefe der MF - Folge der Depolarisation: Freisetzung von Ca 2+ aus intrazellulärem Speicher (SR) -> innerhalb einer Millisekunde: simultane Verkürzung sämtlicher Sarkomere in einer MF - Umsetzung elektrisches in mechanisches Ereignis = elektromechanische Kopplung - Triaden: da sind Sarkolemm der T-Tubuli nah an SR-Membran; Ca 2+ - Zugübertragung: Zug auf Muskel -> Sehnen -> Skelett - Zugübertragung nicht nur an Enden der MF (Muskel-Sehnen-Übergang), sondern auch an ihren Seiten (Zug über Endo- und Perimysium auf Sehne) - Muskel-Sehnen-Übergang: Oberfläche des Sarkolemm an myotendinösen Verbindungen stark vergrößert Fasertypen: Tonusfasern + Zuckungsfasern (schnelle Typ-I-Fasern und langsame Typ-IIB-Fasern) - Typ-I: Dauerleistung; Typ-IIB: schnelle, kurze Aktionen - Innervation der MF: motorische Einheit: motor. Neuron (Motoneuron) + MF, die von ihm innerviert wird - Kraft der Kontraktion kann über Rekrutierung unterschiedlich vieler motorscher Einheiten abgestuft werden - Je nachdem ob Präzisionsarbeit oder grobe Bewegungsabläufe: <100 oder >1000 Fasern - Jede MF eine Synapse - MF einer motorischen Einheit liegen nicht gruppenweise zusammen, sondern sind verstreut -> Schachbrett - Neuromuskuläre Synapse (motorische Endplatte): diese Synapse hat ein paar Besonderheiten. S237 - Entwicklung, Wachstum, Regeneration:

11 - Entwicklung: Mesenchym -> unreife Myoblasten -> Fusion mit reifen Myoblasten -> lange Myotuben mit zentralen Kernketten -> Myofibrillen + Basalmembran -> Fusion weiterer Kerne -> reife MF - Satellitenzellen: = ruhende Myoblasten und Stammzellen, die der reifen MF innerhalb des Basalmembran- Schlauches eng anliegen - Stellen Zellvorrat das, aus dem die reifen MF (deren Kerne sich nicht mehr teilen) bei Bedarf zusätzliche Kerne erhalten - Satellitenzellen werden durch Wachstumsfaktoren zur Proliferation angeregt -> Einige Tochterzellen fusionieren mit MF, einige kehren in ruhenden Zustand zurück - Zugewinn an Kernen notwendig bei normalen Wachstum oder vom Training - Dabei nimmt die Faserdicke zu!! (Hypertrophie) - Inaktivitätsatrophie: Faserdicke nimmt ab bei nicht Benutzung; Zahl der Satellitenzellen sinkt Herzmuskulatur - Organisation und Kontraktionsmechanismus grundsätzlich wie bei Skelettmuskulatur - Folgende Unterschiede: > Muskulatur aus verzweigten, meist einkernigen Herzmuskelzellen (Kardiomyozyten); 100µm; d=13µm; > an Enden durch Haftkontakte und Gap junctions miteinander verbunden (Glanzstreifen) > sarkoplasmatische Retikulum sparsamer ausgebildet; T-Tubuli sind weitlumig > Apos nicht durch Nervenimpulse ausgelöse, sondern im herzeigenen Erregungsbildungszentrum generiert und über Erregungsleitungsbahnen fortgeleitet; dieses System besteht aus modifizierten Herzmuskelzellen - Herzmuskelzelle: zylindrisch; 100µm; d=13µm; Kern (gelegentlich 2) liegt im Zentrum der Zelle - Zytoplasma nahe den Kernpolen ist frei von Myofibrillen; dort Zellorganellen - Zahlreiche Mitochondrien; liegen in Reihen zwischen Myofibrillen - End-zu-End-Kontakte der Muskelzellen -> Ketten (Fasern); von gemeinsamer Basalmembran umgeben - Glanzstreifen: = Discus intercalaris; hier stoßen zwei Herzmuskelzellen mit ihren Enden zusammen - Bilden Haft- und Kommunikationskontakte - Lichtmikroskop: stark färbbare Linien, die quer, meist treppenförmig durchziehen - Adhärens-Kontakte (A von Aktinfilamenten) + z.t. Desmosomen (A von IF) an transversalen Glanzstreifenabschnitten - Gap junctions lieben in longitudinal orientierten Abschnitten der Glanzstreifen - Sarkoplasmatisches Retikulum (SR) und T-Tubuli: - Weisen beide einige Unterschiede zur Skelettmuskulatur auf - SR ist sparsamer ausgebildet; kontinuierliches Netz, nicht in Segmente gegliedert - T-Tubuli sind viel weiter - Vorhofmyozyten: dünner (5-6µm); nur wenige T-Tubuli Glatte Muskulatur - Aus dünnen Muskelzellen; hier sind Aktin- und Myosinfilamente NICHT zu Sarkomeren angeordnet - In den Wänden von Hohlorganen (außer Herz), die ihre Weite aktiv ändern können (Verdauung, Blutgefäß ) - Verkürzt sich langsamer als quergestreifte Muskulatur und viel ausgiebiger (max. auf ein Drittel) - Viele glatte Mm können ohne großen Energieaufwand lange im kontrahierten Zustand verharren (Tonus) - I: vegetatives/enterisches NS - Glatte Muskelzelle: - Spindelförmig; 5-8 µm an dickster Stelle; Länge zwischen µm; - Länglicher Zellkern; liegt zentral; im Querschnitt wird er häufig nicht getroffen! - Jede Muskelzelle von Basalmembran umgeben - Zellen bilden je nach Organ Schichten, Stränge oder scherengitterartige Systeme - An Extrazellulärmatrix befestigt -> Zugkraftübertragung durch ganzen Zellverband hindurch

12 - Auffällige Strukturen: längs orientierte Filamente; viele kleine Verdichtungszonen im Zytoplasma und Plasmamembran; viele Ω-förmige Grübchen (Caveolae) der Plasmamembran; - Meisten Zellorganelle in Nähe der Kernpole; in manchen Zellen: Schlausystem (Äquivalent des SR) - In vielen Organen sind die glatten Muskelzellen durch Gap junctions funktionell gekoppelt - Kontraktiler Apparat: Kontraktion durch Gleiten der Aktinfilamente - Glatte Muskelzelle besitzt 2 Filamentsysteme, die miteinander in Verbindung stehen: das Netz des Zytoskeletts und die Myofilamente aus Aktin und Myosin - Zytoskelett = Netz aus IF und nicht-muskulärem Aktin; Verankerung in Verdichtungszonen - Kontraktiler Apparat besteht aus glattmuskulären α-aktin- und Myoisn-Isotypen - Aktinfilamente sind länger als im Sarkomer der quergestreiften Muskulatur - Organisation der Myosinfilamente ist auch anders; sie ermöglicht eine ausgiebigere Verkürzung, die aber langsamer verläuft - Mechanische Verbindung zwischen Muskelzellen wird durch Extrazellulärmatrix hergestellt; - Funktionelle Kopplung durch Gap junction - Regulation der glatten Muskulatur: - Im Gegensatz zur quergestreiften Muskulatur, meisten Organe ständiger Tonus - Tonusregulierung durch muskeleigene Mechanismen (myogen), Innervation (neurogen) oder Hormone und lokale Gewebsfaktoren - In meisten Organen wird die glatte Muskulatur durch eine Kombi mehrerer Mechanismen gesteuert - Mechanismen sind sehr vielfältig und kompliziert! - Neuromuskuläre Verbindungen in der glatten Muskulatur: - I: vegetatives bzw. enterisches NS - Neurotransmitter des Sympathikus: Noradrenalin; Parasympathikus: Acetylcholin; -. (S. 249) - Glatte Muskelzelle als Produzentin von Extrazellulärmatrix: - In manchen Organen (zb Blutgefäßwände) wird die gesamte EZM de glattmuskulären Gewebes von den glatten Muskelzellen selbst hergestellt!