Grundgewebe 1 Flashcards
5 Grundgewebearten
- Epithelien:
- Schutz und Transportfunktion an Grenzflächen
- Binde- und Stützgewebe:
- hoher Anteil an extrazellulärer Matrix, Fasern
- Muskelgewebe:
- Formveränderung durch Kontraktion
- Fettgewebe:
- Polster und mehr
- Nervengewebe:
- analoge und digitale Kommunikation
embyologische Grundgewebe
- Ektoderm
- Mesoderm
- Endoderm
Gewebe [Definition]
Verband von Zellen, die sich mit ihrer extrazellulären Matrix zu einer Funktion hin differenziert haben
Kollagen IV [Struktur, Vorkommen, Funktion]
Struktur:
- enthält 20 nicht-helikale Abschnitte
- N- und C-Termini bilden Heterotetramere, die zur Bildung von Netzwerken führen
Vorkommen:
- in Basalmembranen
Funktion:
- Erhaltung der Gewebearchitektur
- Molekularsieb im Glomerulum
- Barriere für den Durchtritt von Entzündungs- und Tumorzellen
- Substrat für Zelladhäsion,Wachstum und Differenzierung
Kollagen I [Aufbau, Vorkommen, Funktion]
Aufbau:
- rechtsgewundene Tripelhelix aus drei linksgewundenen Einzelhelices
- entsteht aus intrazelluläres Peptid mit N- und C- Pro-/Telopeptid
Vorkommen:
- Haut, Knochen, Knorpel, Cornea, Lunge
Funktion:
- Zugfestigkeit
Kollagen I [Synthese intrazellulär]
intrazellulär:
Translation:
- Bildung der Primärsequenz
- Abspaltung des Signalpeptids → Membran-Translokation in ER
Hydroxylierung:
- Prolin: Ausbildung der Tripelhelix
- Lysin: Glycosylierung, Quervernetzung
O-Glykosilierung:
- an Serin, Threonin
- Funktion unbekannt
Tripelhelixbildung:
- Disulfidbrückenbildung → Ausbildung der Tripelhelix
- wichtig für Sekretion und spätere molekulare Funktion
Sekretion des Prokollagens
Kollagen I [Synthese extrazellulär]
extrazellulär
- vesikulärer Export
- Propeptidabspaltung
- Enstehung von Tropokollagen; wichtig für die Ausbildung von Kollagen-fibrillen
- Fibrillenbildung
- Vernetzung
- Erhöhung der Stabilität von Kollagenfibrillen
Extrazelluläre Matrix
Vorkommen:
- im Interstitium
- Knorpel- und Knochenmatrix
- auf und zwischen Bindegewebsfasern
besteht aus:
- Glykosaminoglykane (GAGs)
- sehr große, unverzweigte Disaccaridketten, meist aus N-actetylierten Aminozuckern und sulfatierten Uronsäuren
- stark negative Ladung
- große Bindungsaktivität für Na+ und Wasser (Induktion des Gewebsturgors)
- Proteoglykane
- Glycosaminoglykane gebunden an einfach aufgebaute Proteinskelette (Core-Proteine)
- Funktionsproteine
- Glykoproteine
- Kollagene
- Fibronektin
- Laminin
- Nidogen
- Tenascin
- Glykoproteine
Proteoglykan [Funktion]
resultiert aus biophysikalischen Eigenschaften: polar, negativ geladen ->
- Filtrationsbarriere
- Bildung wassergefüllter Kompartimente
- Korezeptoren für Wachstumsfaktoren
- Modulatoren der Zell-Zell- und Zell-Matrix-Interaktion
- Regulation der Aktivität einiger Proteasen
nicht kollagenes Glykoprotein
z.B. Fibronektin, Laminin
bindet an:
- Kollagen
- Fibrinogen
- Heparin
- Heparansulfat
- Fibrin
- Zelloberflächen
- Kollagen IV
- Proteoglykane (Perlecan)
- Entactin
Vorkommen:
- EZM, Basalmembranen, Blut
Funktionen:
- Verankerung von Zellen
- Zell-Bewegung
- Wundheilung
- Zell-Proliferation und -Differenzierung
Integrin
- Transmembranprotein, Adhäsionsmolekül, Glykoprotein
- verbinden Zellen mit anderen Zellen sowie mit der Extrazellulären Matrix
- für die Signalübermittlung zwischen Zellen und deren Umgebung zuständig
- extrazelluläre Bindungsstelle erkennt Fibronektin (RGD-Bindungsstelle), Kollagene und Laminin (Nicht RGD)
- wichtig für Leukodiapedese und Blutgerinnung
histologische Charakteristika des Epithelgewebes
histologisch:
- gut erkennbare Einzelzellen
- deutliches Zytoplasma
- enger Interzellularspalt
- benachbarte Zellen mit ähnlicher Form
- polarer Aufbau (apikale, basolaterale Seite)
- kaum interzellulärer Raum
- reich an Zell-Zell-, Zell-Matrix-Kontakten
- Ausbildung und Kontakt zu einer Basalmembran
- Zellformen innerhalb eines Epithels variieren wenig (Sonderzellen, Bsp.: Becherzellen)
- nicht vaskularisiert
Unterteilung des Epithelgewebes
- Oberflächenepithelien
- Bsp.: Epidermis, Darmepithel
- Drüsenepithelien
- Bsp.: Schweiß-, Speichel-, Milchdrüsen
- Sinnesepithelien
- Bsp: Retina, Riechepithel
Oberflächenepithelien [Definition, Funktion]
Definition: Als Oberflächenepithel bezeichnet man Gewebe die aus einem der drei Keimblättern stammen und innere und äußere Oberflächen bzw Räume auskleiden. Flächenhafte Zellverbände= Deckgewebe an Grenzflächen
Funktionen:
- Diffusionsbarriere
- mechanische Stabilität
- Schutz vor exogenen Noxen, Bsp.: UV-Strahlung
- selektiver Transport: Resorption/Sekretion
- organspezifische Funktionen
Unterschiedliche Differenzierungen der Oberflächenepithelien
- Einschichtig, einfacheEpithelien:
- alle Epithelzellen haben Kontakt zur Basallamina
- alle Zellen erreichen die Epitheloberfläche
- in den Formen:
- flach/platt
- kubische/isoprismatisch
- prismatische/hochprismatisch/zylinderförmig
- Einschichtig, mehrreihiges Epithelien:
- alle Epithelzellen haben Kontakt zur Basallamina
- nicht alle Zellen erreichen die Epitheloberfläche
- es gibt basale Zellen und Becherzellen
- Mehrschichtige Epithelien:
- nur basale Epithelzellen haben Kontakt zur Basallamina
- nicht alle Zellen erreichen die Epitheloberfläche
- die Form der obersten Zelllage bestimmt die weitere Nomenklatur (unverhorn/verhornt)
- Übergangsepithel (Harnblase, Urethra)
Unterteilung Drüsenepithel
- Lage zum Oberflächenepithel
- endokrin, exokrin
- Form der Endstücke
- Azinus, Alveolus, Tubulus, gelappte Drüse
- Anteile des Ausführungsgangssystem
- Sekretionsmechanismus
- merokrine, apokrine, holokrine Sekretion
- Richtung der Sekretabgabe
- endokrin, exokrin
- Art des Sekrets
- mukös, serös (?)
Bedeutung des Vitamin C für die Kollagen I Synthese
Vitamin C fungiert als Anti-Oxidanz (Reduktionsmittel) und sorgt somit zB dafür, dass Fe3+ wieder in die aktive Form Fe2+ umgewandelt wird -> Fe2+ ist zB eine Chelat-Ion der Lysyl- und Prolylhydroxylasen und somit elementar für die die Quervernetzung des Kollagen I -> Vit C Co-Faktor des Hydroxylasen
Symptome des Vitamin C-Mangels (Scorbut): Müdigkeit, Zahnfleischbluten, Zahnausfall, verzögerte Wundheilung
, Blutungsneigung
Proteoglykan [Aufbau]
Core-Protein: Gewebe-spezifisch
Glykosaminoglykanseitenketten (GAG)
- lange, unverzweigte Heteroglycanketten aus repetitiven Disaccharideinheiten
- variieren in Zahl, Art und Länge
- Kombinationen sulfatierter und nicht-sulfatierter Hexosamine
- Heparansulfat (Leber)
- Heparin
- Keratansulfat (Cornea)
- Chondroitinsulfat (Knorpel)
- Dermatansulfat (Haut)
- Hyaluronan
HE-Färbung
- Hämatoxylin-Eosin Färbung
- besteht aus 2 Farbstoffen:
Hämatoxylin:
Basischer Farbstoff(+ geladen) bindet an anionische (- geladene, saure) Strukturen: Bsp.: Nukleinsäuren DNA im Zellkern, RNA im Cytoplasma/rER, Sekretgranula und färbt sie bläulich
Eosin:
Saurer Farbstoff (- geladen) bindet an kationische ( + geladen, basische) Strukturen: Bsp.: Mitochondrienmatrix, Cytoplasma, Sekretgranula und färbt sie rot
Azan
- histologische Übersichtsfärbung
- setzt sich aus den beiden Farbkomponenten Azokarmin G und Anilinblau-Goldorange
- färbt Zellkerne (Chromatin) und das Zytoplasma rot, Glia rötlich, Schleim blau sowie Kollagen- und Retikuläre Fasern dunkelblau
lockeres kollagenes Bindegewebe
Vorkommen: als Stroma in allen epithelialen Organen, in Verschiebeschichten der Wände von Hohlorganen, in Nerven-Gefäß-Straßen von Muskeln und Sehnen, als Lamina propriaunterder Epithelschicht aller Schleimhäute, als Stratum papillare in der Dermis der Haut
wichtigsten Komponenten: Kollagenfasern, vorwiegend Typen I und III; elastische Fasern; viel Hyaluronan; Proteoglykane (z.B. Decorin)
straffes kollagenes Bindegewebe
faserreich, vorwiegend Kollagen I
geflechtartig, wenn das Gewebe auf Zug in verschiedenen Richtungen beansprucht wird, z.B. Stratum reticulare der Dermis sowie Sklera und Kornea des Augapfels, Dura mater, Organ- und Gelenkkapseln, Muskelfaszien
parallel, wenn das Gewebe auf Zug in einer Richtung beansprucht wird, z.B. Sehnen, Aponeurosen, Bänder
Sonderform Sehnen: mit langgestreckten, flügelförmigen Fibroblasten (Tendozyten)
hyaliner Knorpel unter dem Lichtmikroskop
- Vorkommen: am weitesten verbeitet: Gelenkknorpel; Atemwege: Nasenseptum, Kehlkopfskelett, Trachea, Bronchien; Rippenknorpel; Wachstumsplatten. Knorpelig vorgeformte Teile desSkeletts (Primordialskelett)
- ovale, oft in Gruppen liegende Chondrozyten und eine stark basophile Matrix
- Kollagenfibrillen des hyalinen Knorpels sind lichtmikroskopisch nicht zu erkennen
- im EZR unterscheidet man zwischen territorialer und interterritorialer Matrix
elastischer Knorpel unter dem Lichtmikroskop
- Vorkommen: Ohrmuschel, äußerer Gehörgang, Tuba auditiva; Epiglottis, die kleinen Kehlkopfknorpel; kleinste Bronchien
- ähnlich wie hyainer Knorpel aufgebaut
- besitzt zusätzlich Netze aus elastischen Fasern (netzartige Struktur) -> druck- als auch biegeelastisch
faserartiger Knorpel unter dem Lichtmikroskop
- Vorkommen: Zwischenwirbelscheiben; Symphysis pubica; Disci articulares; Menisci des Kniegelenks; chondrale Sehnenansätze; Druckzone von Gleitsehnen; Gelenkflächen des Kiefergelenks
- histologische und funktionelle Merkmale von straffem Bindegewebe (zugfest) und Knorpel (druckelastisch) vereint
- zwischen Kollagenfasern liegen ovale Chondrozyten (meist einzeln) mit einem schmalen basophilen Hof
- Sonderform Zwischenwirbelscheibe (Discus intervertebralis): nicht-komprimierbaren Gallertkern (Nucleus pulposus), von einem Faserring (Anulus fibrosus ) aus umgeben (leichtes Fischgrätenmuster in den Lamellen des Faserrings)
Haversche und Volkmannsche Kanäle unter dem Lichtmikrosop
Havers-Kanal:
- (Durchmesser mindestens 20μm) steht direkt oder indirekt mit der Markhöhle in Verbindung
- verläuft parallel zum Knochen
- enthält einzelne Kapillaren, manchmal eine post kapilläre Venole, einige Bindegewebszellen und -fasern, gelegentlich einzelne Nervenfasern und ist mit Endost ausgekleidet, das sich von der Wand der Markhöhle in alle Kanäle hinein fortsetzt
Vollkmannkanal:
- transversal zu der Verlaufsrichtung der Havers-Kanäle
- und verbinden diese
- besitzen kleinste Blutgefäße mit fenestriertem Endothel
Osteons:
- System (Havers- System) aus etwa 5–20 Knochenlamellen, die konzentrisch um einen Havers- Kanal herum geschachtelt sind
Bindegewebe [Aufbau]
Zellen
- fixe
- Fibrozyten (cave: Retikulum-Zellen)
- Fibroblasten
- freie
- Granulozyten
- Makrophagen
- Lymphozyten
- Plasmazellen (?)
- Mastzellen
Interzellularraum (EZM)
- amorphe Grundsubstanz
- Hyaluronsäure
- Proteoglykane (core protein, Glukosaminoglykane)
- Chondroitinsulfat
- Keratansulfat
- geformte Interzellularsubstanz
- kollagene Fasern
- Kollagen Typen (I bis XII)
- fibrilläre Kollagene
- Typ I: Kollagen-Fasern
- Typ II: Knorpel
- Typ III: Retikulin-Fasern
- nicht fibrill. Kollagene
- Typ IV: Basallamina
- andere fibrill. Proteine
- Fibrillin
- elastische Fasern
- Elastin
- kollagene Fasern
Arten des Bindegewebes
embryonale Bindegewebe
- mesenchym. Bindegewebe
- noch fast keine Fasern (Lichtmikroskop)
- gallertiges Bindgewebe
- nur Nabelschnur
faserarme Bindegewebe (Zellanteil noch deutlich)
- retikuläres Bindegewebe
- Faseranteil sehr gering
- viele freie Zellen
- Hauptfunktion: Abwehr
- lockeres Bindegewebe
- (kollagenes Bindegew.: schlechter Begriff)
- vielfältigste Form
- Faseranteil kann niedrig bis hoch sein
- Fasern haben keine Vorzugsrichtung
- Hauptfunktion: Verschiebeschicht
- spinozelluläres BG
- Ovar und Uterus
faserreiche Bindegewebe (Faseranteil überwiegt auffällig)
- straffes geflechtartiges Bindegewebe
- Korium der Haut
- Dura mater Encephali
- Perikard und Klappenapparat des Herzens
- Sklera und Kornea des Auges
- straffes parallelfasriges Bindegewebe
- Bänder
- Sehnen (Epitendineum, Peritendineum ?)
- Aponeurosen
- Sonderfall: elastische Bänder
Stützgewebe
- Knorpel
- Knochen
Hyaluronan (Hyaluronsäure)
- Glykosaminoglykane –> Polysaccharidketten aus repetitiven Disacchariden
- nicht an Proteingerüst gebunden
- Wiederholungseinheit aus Glucuronsäure und N-Acetylglucosamin
- bindet sehr stark Wasser (bis 6 Liter Wasser pro Gramm)
Funktion:
- Druckbeständigkeit, durch gebundenes Wasser zB im Nucleus pulposus
- Schmiermittel: Hauptbestandteil der Synovie (Gelenkflüssigkeit)
- erweitert Interzellularraum und hält damit Wege für Zellwanderung frei
Chondroitinsulfat
- Glykosaminglykan an Protein gebunden -> Proteoglykan
- in der EZM des Knorpels
- stark sauer (polyanionisch, binden basische Farbstoffe)
- Chondroitin-Proteoglykane bewirken die strukturelle Integrität des Gewebes
- Vertreter: Aggrecan, Vesican,…
- eng gepackte, stark geladene Sulfatgruppen führen zu elektrostatischer Abstoßung der einzelnen Ketten -> Widerstand des Knorpels gegen Kompression
- Verlust des Chondroitinsulfates häufigste Ursache für Arthrose
Periost:
- Stratum fibrosum
- Stratum osteogenicum
Kompakta:
- äussere Generallamelle
- Osteonlamellen
Gefäßvesorgung:
- längs Haversche Kanäle
- quer Volkmannsche Kanäle
Spongiosa:
- Trabekellamellen
- dazwischen Knochenmark
Endost
Osteon
- funktionelle Einheit aus einem zentralen Knochenkanal
- konzentrisch darum angeordneten Knochenlamellen
- in der Substantia compacta des Knochens
- im Zentrum: kleines Knochenkanälchen, Havers-Kanal, in dem ernährende Blutgefäße laufen
- von etwa 20-30 konzentrisch verlaufenden Knochenlamellen umgeben (Zirkumferenzlamellen)
- zwischen Lamellen ist die Faserdichte reduziert -> Ort der Osteozyten (Zellfortsätze verbunden mit Havers-Kanal und untereinander)
organische und anorganische Anteile des Knochens
organisch (30 %)
- Zellen (Osteoblasten 15 %, Osteoklasten 0,5 %, Osteozyten 85%, Saumzellen 0,1%)
- extrazelluläre organische Matrix (Proteine, Polysacharide, kaum Lipide außer Fettmark)
anorganisch (70 %)
- Hydroxylapatit (Ca-P) 90%
- Carbonate (5%), Nitrate (5%)
Knochenliquor
- intraossäre Flüssigkeit
Synthese extrazellulärer Matrixkomponenten im Knochen
Synthese der Knochen-EZM ist ein kontrollierter Prozess
- Matrix- Bildung und -umbau Synthese von Kollagenen und Proteoglycanen
- org. Matrix und Kalziumbindung (z.B. Abbau von Chondroitin-6P–> Ca2+ Freisetzung )
- Neusynthese und Exocytose von Ch4S-PG (geringe Affinität zu Ca2+), Synthese von Osteocalcin etc.
- Kalziumbindung an Gla- Proteine der Matrix (Zwischenspeicher bis zur Apatitbildung)
- bone Alkalische Phosphatase (BAP) auf äußerer Zelloberfläche –> Phosphat-Freisetzung ?
- Matrix- Vesikel (innen: saure PL, Ca-Phosphate, AP)
- Mineralisierung (Mineral-Deposition)
- Mineralisierung (Ca Phosphat-Anreicherung, Löslichkeitsprodukt wird überschritten)
- aus amorphem CaP wird Apatit (Ca10(PO4)6OH2 („kristalline Transformation“)
- heterogene und/oder homogene Nukleation
- Hormonelle Wirkung von BMP (bone morphogenetic proteins) auf Knochenbildung (para- und autokrin)
- BMP1: Kollagenreifung (Spaltung von Prokollagenen) Rolle von Osteocalcin/bone-Sialoprotein und Pyrophosphat –> reguliertes Apatit- Wachstum
- Reifung des Hartgewebes
- Umwandlung Osteoblasten zu Osteozyten
- Reduktion des Wassergehalts
- Wachstum der Kristallite
Abbau extrazellulärer Matrixkomponenten
geschieht durch Osteoklast
- säuert die Umgebung durch Carboanhydrase II an (CO2 +H2O -> HCO3- +H+) -> Demineralisierung des Calciumphosphats
- produziert durch NADP-Phosphatase Citrat, das an das entmineralisierte Calcium bindet
- sezerniert Cathepsine und Glykosidase -> denaturiert Kollagene, NCPs und Proteoglykane
- Phagozytose der restlichen Bestandteile
Arten der Frakturheilung
Primäre (direkte) Frakturheilung:
- Direktes Zusammenwachsen der Frakturenden
- Wiederherstellung der Haver‘schen Kannäle
- Nur bei direktem Kontakt der Frakturenden und Kompression
- Stabile und anatomische Osteosynthese (z.B. Plattenosteosynthese)
Sekundäre (indirekte) Frakturheilung:
- Fixierte Heilung über knorpeliges Gewebe
- analog der embryonalen Knochenbildung
- Stets beim Vorhandensein eines Frakturspalts
- 5 Phasen der indirekten Frakturheilung
Phasen der Frakturheilung
1. Verletzungsphase (Fraktur)
- Gewalteinwirkung auf den Knochen.
- Verletzung von Knochenhaut, Kortikalis und Knochenmark
- Entstehung von Frakturhämatom im Frakturspalt
2.Inflammatorische Phase
- Infiltration von Makrophagen, Granulozyten, Mastzellen -> Histamin- und Heparinfreisetzung -> Entzündungsreaktion
- im Frakturhämatom befinden sich pluripotente Stammzellen, differenzieren sich zu Osteoblasten, Fibroblasten und Chondroblasten
- Zytokine und Wachstumsfaktoren werden sezerniert -> Förderung von Zellinfiltration, Angiogenese und Zelldifferenzierung
3. Granulationsphase
- nach Abschwächung der Entzündung. Bildung von Netz aus Fibrin und Kollagen
- wird durch Granulationsgewebe mit Fibroblasten, weiterem Kollagen und Kapillaren ersetzt (weicher Kallus)
- Osteoklasten bauen nicht durchblutete Knochensubstanz ab und osteoblasten neuen Knochen auf
4. Phase der Kallushärtung
- Aushärtung des gebildeten Kallus durch Mineralisation.
- Der ausgebildete Geflechtknochen erfährt seine Orientierung in Richtung der Belastungsachse
5. Phase des Umbaus (Modeling und Remodeling)
- Geflechtknochen wird in lamellären Knochen umgewandelt
- Wiederherstellung der ursprünglichen
- Knochenstruktur mit nutritiver Versorgung durch Havers- und Volkmannkanalsystem
Wachstumsphasen im Kinder- und Jugendalter
Phase I:
- von der Geburt bis zum 3. Lebensjahr
- sehr schnelles Wachstum
- durchschnittlicher Körperlängenzuwachs: etwa 43 cm
- schnellstes Wachstum im Säuglingsalter, dann von Jahr zu Jahr abnehmend
Phase II:
- vom 3. Lebensjahr bis zur Pubertät
- langsames Wachstum
- durchschnittlicher Körperlängenzuwachs: etwa 5-6 cm pro Jahr
Phase III:
- Pubertät
- schnelles Wachstum
- durchschnittlicher Körperlängenzuwachs: etwa 7-9 cm pro Jahr
- puberaler Wachstumsschub setzt bei Mädchen etwa mit 13 Jahren (wachsen um 17-20 cm) und bei Jungen etwa mit 14 Jahren (wachsen um 20-24 cm) ein
Einflussgrößen auf das Wachstum
fördern
- Wachstumshormon
- Schilddrüsenhormon
- Pubertätshormone
hemmen
- Chronische Erkrankungen
- Unterernährung
- extremer Leistungssport
- Medikamente (zB hohe Dosis Kortison)
- genetische Syndrome (zB Turner)
- psychosoziale Belastungssituationen
Änderungen der Körperproportionen im Verlauf des physiologischen Wachstums
Osteozyten
- =reife Knochenzellen
- eingemauerte Osteoblasten
- geringe aerobe Stoffwechselaktivität
- Ca/P und Wasseraustausch mit Plasma
- Mechanorezeptoren (Osteoblastenaktivierung)
- dienen der Erhaltung des Knochen
- sind vollständig von verkalkter Knochensubstanz umgeben
- stehen mit fingerförmigen Fortsätzen mit den Blutgefäßen in Verbindung
Osteoblasten
- =knochenbildene Zellen
- sind am Rand des wachsenden nochens angelagert
- bilden netzartigen Zellverbund
- enstehen aus mesenchymalen Stammzellen, scheiden jeden Tag, ca Mikrometer unverkalkter Knochenmatrix ab
- Lebensdauer: ~ 3 Monate
- mauern sich im zuge der Mineralisierung ein -> Osteozyten, Osteoid
- BAP (bone alkaline phosphatase)
Osteoklasten [Allgemein]
- =knochenabbauende Zellen
- in der Knochenmatrix eingelagert
- amöboid beweglich
- entstehen aus hämatopoetischen Stammzellen
- bauen bis zu 5x mehr Knochenmatrix ab, als von Osteoblasten aufgebaut wird
- Lebensdauer: ~ 2 Wochen
- TRAP (tartrat resistant acid phosphatase)
Osteoklasten [Differenzierung]
zweifaches Signal ist für Differenzierung von Osteoklasten aus Osteoklasten-Vorläufer wichtig (MCSF, RANK -RANKL)
Osteoprotegrin (OPG) hemmt die Differenzierung vpn Osteoklasten-Vorläufern, OPG-Synthese unter Östrogenkontrolle
