Dr. Pál Röhlich prof. emeritus

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1 Dr. Pál Röhlich prof. emeritus
Bindegewebe I. Die Zellen Dr. Pál Röhlich prof. emeritus 2018/19. ÁOK I

2 Binde- und Stützgeweben
Ihre Charakteristika: Die Zellen sind weit voneinander entfernt, zwischen ihnen gibt es eine Interzellularsubstanz, die von den Zellen synthetisiert wurde (extrazelluläre Matrix, ECM in Form von Fasern und makromolekularen Netzwerk). Die Binde- und Stützgeweben bilden den mechanischen Gerüst des Organismus. Funktionen: hängen von der Zusammensetzung der Interzellularsubstanz (ECM) ab, vor allem mechanische Funktionen. Ursprung: embryonales Bindegewebe (Mesenchym). Binde- und Stützgeweben Bindegewebe Knorpelgewebe Knochengewebe Bindegeweben (anglosechsische Einteilung) Bindegewebe im engeren Sinne Fettgewebe Knorpelgewebe Knochengewebe Blutgewebe, Lymphgewebe

3 Die mesenchymale Zelle (Mesoblast)
Jedes Stützgewebe stammt vom embryonalen Bindegewebe. Die mesenchymale Zelle (Mesoblast) Nicht differenzierte, pluripotente Stammzelle. Spindelförmige oder verzweigte kleine Zellen. Mit ihren Zellprozessen sind sie miteinander verbunden (gap junction Kopplungsstrukturen). Interzellularsubstanz besteht am Anfang aus Makromolekülen (Hyaluronsäure), später erscheinen auch Bindegewebsfasern. Die Zellen entwickeln sich in verschiedenen Richtungen: Fibroblast, Chondroblast, Osteoblast, … In den reifen Stützgeweben können wenig differenzierte mesenchymale Stammzellen zurückbleiben, die auf bestimmte Reize (zB. Bei Regeneration) in Zellen von Stützgeweben umgewandelt werden können. Mesenchym, HE Färbung, LM Bild Mesenchymale Zelle, EM Bild

4 2. Interzellularsubstanz
Das Bindegewebe (am Beispiel des lockeren Bindegewebes) Bindegewebszellen A.) Ortständige Zellen Fibrozyt, Fibroblast Reticulumzelle Fettzelle (Adipozyt) Pigmentierte Zelle (Melanozyt) B.) Freie Zellen Macrophag Mastzelle Lymphozyt Plasmazelle, eosinophiler Granulozyt neutrophiler Granulozyt 2. Interzellularsubstanz (extracelluläre Matrix, ECM) A.) Bindegewebsfasern Kollagenfasern elastische Fasern Gitterfasern Fibrillin Fasern B.) Amorphe Interzellularsubstanz Glykosaminoglykane (GAG) Proteoglykane (PG) Adhäsionsglykoproteine

5 Aufbau des Bindegewebes
neutrophil granulocyta eosinophil granulocyta Neutrophiler Granulozyt Eosinophiler Granulozyt Kollagenfaser Kollagenfaser Elastische Faser Fibrozyt Gitterfaser Mastzelle Makrophag Lymphozyt Plasmazelle

6 Bindegewebszellen

7 Fibroblast, Fibrozyt Fibroblast. Aktive Bindegewebszelle, die die Substanz der Fasern und amorphen Grundsubstanz synthetisiert. Das Cytoplasma ist leicht basophil gefärbt (viele Ribosomen und gut entwickeltes rER wegen der intensiven Proteinsynthese). Golgi Apparat stark entwickelt. Sekretionsgranulen. Kommt bei der Entwicklung des Bindegewebes, bei Wundheilung vor … Fibroblastzellen in Zellzüchtung: oft verwendetes zellbiologisches Modell Fibroblast am EM Bild Fibrozyt. Inaktive Form von Fibroblast, ruhende faserbildende Zelle. Abgeplattete und verlängerte Zelle an Kollegenfasern. Die zwei Enden der Zelle ist in lange faserige Zellprozessen verzweigt. An histologischen Präparaten ist die Form der stark verdünnten Zelle nicht sichtbar. Wenige Zellorganellen. Die Zelle nimmt auch im Abbau des ECM mit Hilfe von Proteasen (Matrix-Metalloproteinasen: MMP) teil. Kollagenfaser Fibrozyt Fibrozyten im HE gefärbten Präparat. Nur die spindelförmigen Zellkerne sind zu erkennen.

8 Querschnitt eines Hodenkanälchens
Myofibroblasten Myofibroblast Übergang zwischen Fibroblast und glatte Muskelzelle. Kontraktile Mikrofilamentbündeln (aus Aktin und Myosin) im Cytoplasma.. Kommt vorübergehend in der Wundheilung vor, in den Fibroblasten vermehren sich kontraktile Mikrofilamentbüdeln. Dauerhaft kommen Myofibroblasten um die Hodenkanälchen vor, Myofibroblasten Querschnitt eines Hodenkanälchens

9 Reticulumzelle Gitterfasern und Reticulumzellen (Ag Impr.)
Bildet die Substanz (Kollagen III) der Gitterfasern (retikulären Fasern). Die Zelle umhüllt die von ihr gebildeteten Gitterfasern mit ihren Cytoplasmafortsätzen. Die Zelle ist die charakteristische Zelle des retikulären Bindegewebes. Gitterfaser in Querschnitt. Gitterfasern und Reticulumzellen (Ag Impr.) Reticulumzelle, EM Bild

10 Macrophag vom Lymphknoten, EM Bild
Für Phagozytose spezialisierte freie Zelle im Bindegewebe. LM: Runde Zelle mit vielen feinen Fortsätzen, bohnenfömiger oder irregulärer Zellkern, Granulen im Cytoplasma (phagozytierte Teilchen). Amöboide Bewegung. EM: Phagosomen, Lysosomen, raues ER, labyrinthische Zelloberfläche. Abkömmling der vom Blutgefäß ausgewanderten Blut-Monozyten. Typische Zellart des mononukleären Phagocyten-Systems (MPS) Lymphozyt Funktionen: Nicht-spezifische (und spezifische) Abwehr gegen Bakterien und fremde Partikeln. Phagocytose und intrazelluläre Verdauung mit lysosomalen Enzymen. Reinhaltung der Geweben mit Phagocytose von abgestorbenen Zellen, Zellfragmenten und anderen Partikeln. Synthese und Sekretion von Wachstumsfaktoren (IL1, IL6, PDGF, FGF, TGF béta, TNF, GM-CSF, … Teilnahme in Immunreaktionen: Antigen Presentation für Lymphozyten durch MHC II Komplex, siehe beim Lymphgewebe später) Macrophag vom Lymphknoten, EM Bild

11 Mastzelle im Bindegewebe, EM Bild
Runde oder ovale Zelle im Bindegewebe mit großen basophilen Granulen. Kommt oft vor in der Nähe von kleinen Gefäßen und Nerven. Die wichtigsten Bestandteile der Membran-begrenzten Granulen sind: Heparin, Chondroitinsulfat, (beide Glykosaminoglykane), Matrix-abbauende Enzyme und Histamin. Weitere Komponenten sind SRS-A, ECF-A. Die zentrale Zelle bei allergischen Reaktionen. Metachromtische Färbung: Mit Färbung mit dem basischen Farbstoff Toluidinblau die Granulen erscheinen in rötlicher Farbe (wegen der vielen negativ geladenen chemischen Gruppen). Mastzelle im Bindegewebe, EM Bild

12 Degranulation der Mastzelle
An adequate Reize die Mastzelle setzt den Inhalt ihrer Granulen frei: Degranulation. Am Bild eine ruhende und eine degranulierende Mastzelle. Die exocytierten Granulen erscheinen in blauer Farbe (Alzianblau-Safranin Färbung). . Die Mastzellgranulen enthalten Histamin in hoher Konzentration. Damit bildet die Gesamtheit aller Mastzellen die größte Menge von Histamin im Organismus. Die Substanz der Granulen ist mit einander folgenden Exocytosen freigesetzt: sequentielle Exocytose. EM Bilder..

13 Sensitisierte Mastzelle, Freisetzung von Histamin in allergischen Reaktionen
IgE-Receptoren in der Zellmembran der Mastzellen. Das Immunsystem (Plasmazellen) bildet Antikörper von IgE Typ gegen das Allergen (Antigen). Die IgE Moleküle binden sich an die IgE-Receptoren der Mastzelle, damit ist die Zelle gegen das Allergen sensitisiert („sensitisierte Mastzelle). Das Allergen (bei seiner Neuerscheinung im Organismus) bindet an die IgE Moleküle an der Mastzellen-Oberfläche. Diese Bindung löst (durch einen Signalübertragungsweg) die Exocytose der Mastzellgranulen aus (Degranulation). Von den freigesetzten Granulen diffundiert Histamin aus und wirkt an das Endothel der Gefäße, an die glatten Muskelzellen und löst eine sterile Entzündung aus: allergische Reaktion. Beispiele: Heuschnupfen, Bronchialasthma, Hautreaktionen, usw. Die Degranulation der Mastzellen kann auch durch nicht-allergische Wege ausgelöst werden, zB. Bienentoxin beim Bienenstich.

14 Weitere frei Zelltypen im lockeren Bindegewebe
Schematische Darstellungen nach elektronenmikroskopischen Aufnahmen Das lockere Bindegewebe ist eine wichtige Stelle der Immunabwehr Lymphozyt Lymphozyten kommen an Stellen im Bindegewebe häufig vor, die an bakterielle Invasionen ausgesetzt sind. Wichtige Zellen der Immunabwehr (siehe bei Lymphgewebe) Plasmazelle Antikörper-produzierende Zellen des Immunsystems, die von B-Lymphozyten entstehen. Basophiles Cytoplasma und Radspeichen-artige Chromatinstruktur im Zellkern (siehe bei Lymphgewebe). Eosinophiler Granulozyt Vom Blut ausgewanderte weiße Blutzelle mit eosinophilen Granulen. Kommt häufig im Bindegewebe unter dem Darmepithel vor. Höhere Anzahl in chronischen allergischen Krankheiten. (Siehe bei Blutgewebe) Neutrophiler Granulozyt Vom Blut ausgewanderte weiße Blutzelle mit kleinen, schwach gefärbten Granulen und segmentiertem Zellkern. Wichtigste Zelle der Abwehr gegen Bakterien. Kommt im Bindegewebe selten vor und erscheint in größerer Zahl beim Eindringen der Bakterien in das Bindegewebe (siehe bei Blutgewebe).

15 Fettzelle (Adipozyt) Die Fettzellen synthetisieren und speichern neutrale Fette (Triacylglycerine). Kommen im Bindegewebe meistens einzeln oder in kleinen Gruppen vor. Hunderte von Fettzellen können kleine Läppchen bilden, die miteinander assoziiert in größere Fettlappen organisiert sind (Fettgewebe). Die Läppchen und Lappen sind voneinander durch Bindegewebssepten getrennt, die Gefäße und Nerven führen. 1. Weiße Fettzelle. Große (≤ 100 µm) runde Zelle, das Cytoplasma ist mit einem riesigen Fetttropfen ausgefüllt. Das Cytoplasma ist an die Peripherie der Zelle gedrängt (schmaler Cytoplasmasaum), der Kern ist am Rand der Zelle abgeplattet (Siegelring Form). Lamina basalis und korbartiges Gitterfasernetzwerk gibt die Zelle um und verhindert das Platzen der mit Fett gefüllten Zelle. Reiches Kapillarnetz in der Umgebung.. Fett Fettröpchen Zellkern Braune Fettzelle Cytoplasmasaum Gitterfaser Weisse Fettzelle Zellkern

16 Ursprung: mesenchymale Stammzellen, diese differenzieren sich in Präadipozyten (Lipoblasten, Fibroblast-ähnliche, teilungsfähige Zellen), die später mit dem Erscheinen und Fusion von kleinen Fettröpfchen in reife Adipozyten (teilungsunfähige Zellen) umgewandelt sind. Lipogenese: Fettsynthese von aus mit dem Blut zugeführten Fettsäuren und Glycerin Lipolyse: Abbau des Fettmoleküls in Glycerin und Fettsäuren, die letzten werden durch das Blut an Zellen mit hohem Energiebedarf transportiert. Beim Hungern vermindert sich der Fettgehalt der Zellen, bei intensiver Nahrungzunahme diese Zellen laden sich wieder mit Fett auf. Bei langzeitiger Unterernährung verschwinden die Fettzellen nicht, und bei Überernährung können sogar neue Fettzellen von mesenchymalen Stammzellen entstehen. Nachweis von Fett in Adipozyten. Bei der Präparation von Paraffinschnitten löst sich das Fett aus, die Fettzelle sieht leer aus. Zum Nachweis von Fett sind Gefrierschnitte verwendet (in diesen Schnitten bleibt das Fett erhalten) und kann mit neutralen, lipophilen Farbstoffen (zB. Sudanrot) gefärbt werden..

17 Funktionen des weißen Fettgewebes
Energiespeicherung: (Speicherfett) Fette sind energiereiche Verbindungen, beim Bedarf können von den Fettzellen mobilisiert werden (ATP Synthese in den Mitochondrien der Zielzellen). Polsterung: (Fettpolster, Baufett) in Handtellern, Fußsohle, gluteale Region, Augenhöhle, Fettgewebe um die Nieren. Von hier wird das Fett in nur in extremen Notfällen mobilisiert. Wärme-Isolierung: das Fett ist ein guter Wärmeisolator, Unterhaut-Fettgewebe. Sekretion von regulierenden Stoffen: Bildung von Östrogenen (unabhängig von gonadotropen Hormonen) Leptin Sekretion (Appetit-Verminderung durch den Hypothalamus) Adiponektin Sekretion (Hemmung der Fettsucht durch verschiedene Wege) Quelle von Stammzellen (neue Studien)

18 2. Braune Fettzelle. Wesentlich kleiner, als die weiße Fettzelle, im Cytoplasma viele Mitochondrien und kleine Fettröpfchen (multivakuolär), Anhäufung von Glykogen. Viele Blutkapillaren in der Umgebung (Verteilung der Wärme über das Blut im Körper). Die braune Farbe stammt von Cytochromen. Funktion: Wärme-Produktion. In den Mitochondrien gelangen Protonen durch Thermogenin Kanäle in den Matrixraum, die freigesetzte Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt. Vorkommen: im Unterhaut-Fettgewebe bei Neugeborenen und Säuglingen, bei Tieren mit Winterschlaf. Im Erwachsenen nur an wenigen Stellen. Braune Fettzelle, EM BIld