Histologie Konfokales Laser-Scanning Mikroskop Histo I Hz4 ges.pdf · Epigenesis! Galen, 2....
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1 Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie Tierärztliche Fakultät Fred Sinowatz Histologie I Denken ist interessanter als Wissen, aber nicht als Anschauen "Dem Menschen wie den Thieren ist ein Zwischenkieferknochen der obern Kinnlade zuzuschreiben." (Goethe, 1784/1786) Fred Sinowatz Histologie Präformations-Theorie Mitte des 18. Jahrhunderts: Entwicklung des Mikroskops Fred Sinowatz Leeuwenhook Konfokales Laser-Scanning Mikroskop Fred Sinowatz
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1
Lehrstuhl für Anatomie, Histologie und Embryologie
Tierärztliche Fakultät
Fred Sinowatz
Histologie I
Denken ist interessanter als Wissen, aber nicht als Anschauen���
"Dem Menschen wie den Thieren ist ein Zwischenkieferknochen der obern Kinnlade zuzuschreiben."
(Goethe, 1784/1786)
Fred Sinowatz
Histologie
Präformations-Theorie
Mitte des 18. Jahrhunderts:
Entwicklung des Mikroskops
Fred Sinowatz
Leeuwenhook
Konfokales Laser-Scanning Mikroskop
Fred Sinowatz
2
Transmissionselektronenmikroskop
Fred Sinowatz
Zeiss EM 902
TEM
REM
Fred Sinowatz
Embryologie 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
Fred Sinowatz
Zytologie (Zellenlehre)
Fred Sinowatz
3
Omnis cellula e cellula (Virchow)
Protozoa Metazoa
Fred Sinowatz
Omnis cellula e cellula (Virchow) Protozoa
Metazoa
Fred Sinowatz
Zellen sind sehr unterschiedlich
Zellen unterscheiden sich:
• Form
• Größe
• Funktion
• Lebensdauer
Fred Sinowatz
Zellen sind sehr unterschiedlich Form
Fred Sinowatz
4
Zellen sind sehr unterschiedlich Größe
Fred Sinowatz
Zellen sind sehr unterschiedlich Lebensdauer
Fred Sinowatz
Histologische Technik
• Probennahme
• Fixierung
• Einbetten
• Schneiden
• Färben
• Einschließen
Artefakte!!!!
Fred Sinowatz
Ziel:
• Autolyse verhindern
• naturgetreues Äquivalentbild
• Abtötung von Keimen
• Erhaltung der Antigene (engl. für Antibody generating)
• Permeabilität (Durchlässigkeit) für Antikörper
Fixierung (Haltbarmachung)
Fred Sinowatz
5
Fixierung (Haltbarmachung)
Immersionsfixierung: Einlegen in wäßriges Formol (4%),
Bouin-Lösung
Perfusionsfixierung: über Blutbahn (schnell, gleichmäßig)
„Kältefixierung“: Biopsie
Fred Sinowatz
• Entwässern (Dehydrierung)
aufsteigende Alkoholreihe
• Intermedien (Verdrängung des Alkohols)
Xylol, Methylbenzoat
• Einbetten
flüssiges Paraffin
Kunststoffe
Einbetten
Fred Sinowatz
Ausgießstation Ausgießen mit flüssigem Paraplast
Aushärten lassen zu schneidbaren Paraffinblöcken
Einbettungsautomat
Dehydrierung Paraffin
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
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
Färbemethoden
Elastica
Hämatoxylin-Eosin, H.E Masson-Goldner
Fred Sinowatz
Substrathistochemie • Ionen
• Kohlenhydrate: PAS-Reaktion
• Lipide: Sudanfarbstoffe
• Nucleinsäuren
• Proteine / biogene Aminen
Enzymhistochemie: Nachweis von Enzymen im Gewebe anhand umgesetzter zugegebener Substrate
Immunhistochemie: Antigene, Antikörper
Histochemie
PAS-Reaktion
Beziehung zwischen Strukturen und den sich dort abspielenden molekularen Vorgängen wird hergestellt
Fred Sinowatz
7
Histochemie Lipidnachweis:
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
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
Immunhistochemie
direkt
indirekt
Fred Sinowatz
Immunhistochemie
Nachweis von α-SMA
Fred Sinowatz
8
Immunhistochemie mit Fluoreszenzfarbstoffen
Fred Sinowatz
Bauplan einer Zelle
Zellkern
(Nucleus)
Zell-Leib
(Zytoplasma)
Zellmembran
(Plasmalemm)
Fred Sinowatz
Bauplan der Zelle (EM)
Fred Sinowatz
Zelle - Elektronenmikroskopie
Fred Sinowatz
9
Enthält die Chromosomen (DNA)
Steuert die Proteinsynthese: mRNA
Übergeordnetes Stoffwechselzentrum
Kern-Plasma-Relation
Interphasenkern
Teilungskern Polyploide
Zellkern (Nucleus)
Fred Sinowatz
Strukturen des Interphasekerns
Kernhülle (Karyotheca) Kernraum (Karyoplasma) Kernkörperchen (Nucleolus)
Fred Sinowatz
Kernhülle
Innere und äußere Kernmembran Perinukleärer Raum
Kristic, 1976 Fred Sinowatz
Kernporen
Kernporen: Anulus mit zentralem Granulum
Kristic, 1976
Fred Sinowatz
10
Euchromatin
Genetisch aktiv: Transkription LiMi: Nur mäßig angefärbt
EM: Mäßig elektronendicht Chromatin hat lockere Struktur
Fred Sinowatz
Heterochromatin
Konstitutives Heterochromatin zentromernahe Bereich
Fakultatives Heterochromatin Barr-Körperchen
Drum sticks
Fred Sinowatz
1
Träger des genetischen Materials
Chromatinfibrille (10 nm)
DNA und Proteine (Histone
Nucleosom
Histon-Oktomere
Chromosomen in der Interphase
Fred Sinowatz
Histone
nucleosomale Histone (H2-H4) wichtig für DNA-Faltung konservative Proteine H1: speziespezifisch
Stark basische Kernproteine
Fred Sinowatz
Zellkulturen Colchicin
Färbung mit Quinacrin, Giemsa, DAPI
Chromosomenbänder
Karyogramm
Darstellung von Chromosomen
Fred Sinowatz
2 Chromatiden Zentromer: primäre Einschnürung
(Kinetochor)
Sekundäre Einschnürung:
NOR (Nucleolus organisator region)
Struktur der Metaphasechromosomen
Fred Sinowatz
2
Chromosomenbänderung
Giemsa-Färbung Fred Sinowatz
Translokation bei chronisch-myeloischer Leukämie
Philadelphia Chromosom Fred Sinowatz
FISH: Fluoreszenz in situ Hybridisierung
Fred Sinowatz
Interphase G1-Phase („gap“: kein Thymidineinbau)
S-Phase (DNA-Synthese)
G2-Phase
Mitose (M-Phase)
Zellzyklus
Fred Sinowatz
3
Mitose (indirekte Kernteilung)
Zytokinese
Äquale Zellteilung
Differentielle Zellteilung
Meiose
Zellteilung
Fred Sinowatz
Prophase Spiralisierung der Chromosomen
Metaphase: Monaster
Spindel aus Mikrotubuli
Polare Mikrotubuli
Kinetochorenmikrotubuli
Äquatorialebene
Anaphase: Diaster
Telophase 2 Tochterzellen
Mitose
Fred Sinowatz
Mitose
Fred Sinowatz
Ultrastruktur der Mitose
Metaphase Anaphase Telophase Krstic, 1976
Fred Sinowatz
4
Nur bei Bildung der Keimzellen
Meiose (Reduktionsteilung, Reifeteilung)
Kristic, 1976
Fred Sinowatz
Reduzierung des diploiden Chromosomensatzes zu einem haploiden
Lange Prophase: Austausch von genetischem Material
Trennung ganzer Chromosomen
Meiose (Reduktionsteilung, Reifeteilung)
Kristic, 1976 Fred Sinowatz
Endomitose
Amitose
Weitere Teilungsformen
Kristic, 1976
Fred Sinowatz
1
Zellmembran Unit membrane
Flüssigkeits-Mosaik-Modell Bimolekulare Lipidschicht Phospholipide Sterole Glykolipide Proteine Integrale Membranproteine Periphere
Suprastruktur
Fred Sinowatz
Differenzierung der apikalen Zellmembran
Mikrovilli (100 nm Durchmesser)
Ausstülpungen der Zellmembran
Aktinfilamente
Enzyme
Bürstensaum: Resorption
Fred Sinowatz Kristic, 1976
Nebenhoden
Stereozilien
Unbeweglich Lange Mikrovilli
Fred Sinowatz
bewegliche Zellfortsätze
Basalkörperchen
Wurzelfasern
Kinozilien
Eileiter Bronchialepithel
Fred Sinowatz
2
9 x 2+2 Struktur
A-Tubulus
B-Tubulus
Dyneinarme
Kinozilien
Fred Sinowatz
Kristic, 1976
Differenzierungen der seitlichen Zellmembran
Fred Sinowatz
Barrierefunktion
Pentalaminare Struktur
Zonula occludens (Tight junction)
Fred Sinowatz
Macula adhaerens (Punktdesmosom)
Fred Sinowatz
3
Nur eine Desmosomenhälfte ausgebildet
an der Basalmembran
Hemidesmosom
Fred Sinowatz
Praktisch ubiquitär (außer: Skelettmuskulatur, freie Zellen
Kommunikative Verbindung
Aufgebaut aus Konnexonen
Dienen der metabolischen und ionalen Kopplung
Nexus (Gap junctions)
Fred Sinowatz
Hyaloplasma
(Grundplasma), homogene
Matrix
Zellorganellen
Membranbegrenzte
Zellorganellen
Nicht membranbegrenzte
Zellorganellen
Metaplasmatische
Strukturen
Paraplasma: Reserve- und
Speicherstoffe
Zytoplasma
Fred Sinowatz Bloom and Facett, 1975
Energieproduzenten
Aufbau
Äußere Membran
Innere Membran
Zitronensäurezyklus
Atmungskette
Oxidative Phosphorylierung
Mitochondrien
Mitochondrien vom Cristae-Typ Mitochondrien vom Tubulus-Typ
Fred Sinowatz
4
Mitochondrien
Eigene DNA Eigene Ribosomen
Symbiontische Bakterien Maternale Vererbung
Fred Sinowatz
Intrazelluläre Kompartimentierung
Glattes endoplasmatisches Retikulum
Raues endoplasmatisches Retikulum mit Ribosomen
Endoplasmatisches Reticulum
Fred Sinowatz Kristic, 1976
Große Untereinheit (60S)
Kleine Untereinheit (40S)
Im Nucleolus gebildet, im
Zytoplasma zusammengesetzt
Ribosomen
Polyribosomen: Proteinsynthese Fred Sinowatz
Kristic, 1976
Raues ER
basophil, Ergastoplasma
Proteinsynthese: Exportproteine
Raues Endoplasmatisches Reticulum
Plasma-Zelle
Fred Sinowatz
5
Glattes ER
komplex Lipide und Steroidhormone
Speicher für Ca2+-Ionen
Glykogensynthese
Glattes Endoplasmatisches Reticulum
Fred Sinowatz
Kristic, 1976
Dictyosomen Stapel von Zisternen und Vesikel
cis-Seite und trans-Seite
Golgi-Apparat
Fred Sinowatz
Bloom and Fawcett, 1975
Funktionen Modifizierung von Glykoproteinen
Glykosyltransferasen
Verpackung von Sekreten
Bildung von Lysosomen
Recycling von Membranmaterial
Golgi-Apparat
Fred Sinowatz
Funktionen Modifizierung von Glykoproteinen
Glykosyltransferasen
Verpackung von Sekreten
Bildung von Lysosomen
Recycling von Membranmaterial
Golgi-Apparat
Fred Sinowatz Kristic, 1976
1
Intrazelluläres Verdauungssystem
Hydrolytische Enzyme
Leitenzym: Saure Phosphatase
Lysosomen
Fred Sinowatz Bloom and Fawcett, 1975
Lysosomen
Primäre Lysosomen
Sekundäre Lysosomen
Autolysosomen
Heterolysosomen
Restkörper
Fred Sinowatz
Enzyme: Oxidasen, Katalase
Funktionen
Fettstoffwechsel
Gluconeogenese
Entgiftung
Zellweger-Syndrom
Peroxisomen
Fred Sinowatz Bloom and Fawcett, 1975
Mikrotubuli: 9 x 3 Struktur
Perizentrioläres Material
Zellteilung
Organisation des Zytoskletts
Zentriol
Fred Sinowatz
2
„Berufsstrukturen“ der Zelle
Zytoskelett: Aktin
Mikrotubuli:
Intermediärfilamente:
Metaplasma
Fred Sinowatz Ross and Pawlina, 2011
Aktin-Filamente Mikrofilamente: Durchmesser 5-7 nm���
Aktin-bindende Proteine Filamin: Gelzustand des Zytoplasmas Gelsolin: Trennung der Aktinfilamente
Aktin G Aktin F
Aktin-Myosin
Fred Sinowatz
Ross and Pawlina, 2011
Mikrotubuli
Durchmesser 24 nm
Tubulin, 13 Protofilamente
Fred Sinowatz
Ross and Pawlina, 2011
Durchmesser 8-10 nm Faserige Polypeptide
Stabilste Komponente des Zytoskeletts
Chemisch unterschiedlich
Zytokeratine
Vimentin
Desmin
Neurofilamente
Intermediärfilamente
Fred Sinowatz Krstic, 1976
3
Zytoskelett
Fred Sinowatz
Sekretgranula
Glykogen
Lipidtropfen
Pigmente
Paraplasma (Zytoplasmatische Einschlüsse)
Fred Sinowatz
Sekretgranula
Fred Sinowatz
PAS-Reaktion (Perjodsäure-Schiff-Reaktion
Glykogen
Leberzellen
Glykogen
Zentralvene
Sinusoide
Fred Sinowatz
4
Gefrierschnitte
Sudan III-Rot, Osmiumtetroxid
Lipidtropfen
Fred Sinowatz
Endogene Pigmente
Pigmente
Melanin
Hämosiderin
Fred Sinowatz
Pigmente Exogene Pigmente
Asbest
Ruß
Fred Sinowatz
Apoptose (Programmierter Zelltod)
Initiator-Caspasen Effektor-Caspasen Apoptotic bodies
Unterscheide: Nekrose
Fred Sinowatz
5
Dynamik der Zellmembran
Transportprozesse Diffusion Aktiver Transport unter Energieverbrauch: Carrier Endozytose Pinozytose Phagozytose Rezeptor vermittelte Endozytose Exozytose Zytopempsis
Fred Sinowatz
1
• Epithelgewebe
• Binde- und Stützgewebe
• Muskelgewebe
• Nervengewebe
Histologie: Gewebelehre
Fred Sinowatz Krstic, 1976
• Basalmembran
• Lamina basalis
• Laminin, Fibronectin
• Apikale Differenzierungen
• Mikrovilli, Stereozilien, Kinozilien
• Zellverbindungen
• keine Gefäße: Ernährung durch Diffusion
Epithelgewebe
Fred Sinowatz
Basalmembran
Fred Sinowatz Krstic, 1976
Basalmembran���in der Plazenta
Fred Sinowatz
2
Basalmembran: Cornea
Fred Sinowatz
Krstic, 1976
Oberflächendifferenzierungen
Fred Sinowatz
Stereozilien
Fred Sinowatz
Krstic, 1976
Fred Sinowatz
Krstic, 1976
3
Differenzierungen der seitlichen Zellmembran
Fred Sinowatz
Oberflächenepithel
Drüsenepithel
Sinnesepithel
Epithelgewebe
Fred Sinowatz
Einschichtige Epithelien
Mehrreihige Epithelien
Mehrschichtige Epithelien
Übergangsepithelien
Oberflächenepithel
Fred Sinowatz Krstic, 1976
Oberflächenepithel
Fred Sinowatz
4
Plattenepithel
Endothel der Gefäße Serosa-Epithel
Fred Sinowatz Krstic, 1976
Isoprismatisches Epithel
Schildrüse: Endokrine Drüse Fred Sinowatz
Isoprismatisches Epithel
Nierentubulus
Fred Sinowatz
Hochprismatisches Epithel
Gallenblase Fred Sinowatz
5
Hochprismatisches Epithel
Eileiter
Fred Sinowatz
Krstic, 1976
Mehrreihige Epithelien
Nebenhoden: Ductus epididymidis Fred Sinowatz
Mehrschichtig unverhorntes Plattenepithel
• Stratum basale • Stratum spinosum • Stratum superficiale
Fred Sinowatz
Vorkommen
• Mundhöhle • Schlund (Pharynx) • Speiseröhre (Ösophagus) • Anus • Scheide (Vagina)
Fred Sinowatz
6
Mehrschichtig unverhorntes Plattenepithel
Fred Sinowatz
• Stratum basale
• Stratum spinosum
• Stratum granulosum
• Stratum lucidum
• Stratum corneum
Mehrschichtig verhorntes Plattenepithel
Fred Sinowatz
Mehrschichtig verhorntes Plattenepithel
Fred Sinowatz
Mehrschichtig verhorntes Plattenepithel: Epidermis
Stratum corneum Stratum lucidum Stratum granulosum
Stratum spinosum
Stratum basale
Fred Sinowatz
7
Übergangsepithel
Harnblase Fred Sinowatz
Endokrine Drüsen
Exokrine Drüsen
Lage Endoepithelial
Exoepithelial
Drüsenepithel
Fred Sinowatz
Drüsen: Übersicht
Fred Sinowatz Krstic, 1976
Endoepitheliale Drüsen
Becherzellen Fred Sinowatz
8
Zusammensetzung des Sekretes homokrin
heterokrin
Sekretionsmechanismus ekkrin
apokrin
holokrin
Drüsenepithel
Fred Sinowatz
Ekkrine (merokrine) Sekretion
Fred Sinowatz
Apokrine Sekretion
Milchdrüse (Mamma)
Fred Sinowatz
Holokrine Sekretion
Talgdrüsen
Fred Sinowatz
9
Talgdrüsen
Fred Sinowatz
Krstic, 1976
Seröse Endstücke
Muköse Endstücke
Gemischte Endstücke
Speicheldrüsen
Fred Sinowatz
Seröse Endstücke
Parotis Fred Sinowatz
Seromuköse Drüsen
Glandula mandibularis
Glandula sublingualis
Fred Sinowatz
Krstic, 1976
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Sekretableitende Strukturen
• Schaltstück
• Streifenstück
• Ausführungsgang
Myoepithelzellen
Speicheldrüsen
Fred Sinowatz
Ausführungsgangsystem
Fred Sinowatz
Metaplasie
Umwandlung eines bereits differenzierten reifen Gewebes in ein anderes, verwandtes differenziertes und reifes Gewebe
Fred Sinowatz Krstic, 1976
Karzinome Bösartige (maligne) Tumoren des Epithelgewebes
Fred Sinowatz
11
Metastasen
Fred Sinowatz
1
Binde- und Stützgewebe
Fred Sinowatz
Bauelemente des Binde- und Stützgewebes
Fred Sinowatz
Ortsfeste Bindegewebszellen • Fibroblasten/Fibrozyten
Freie Zellen • Histiozyten/Makrophagen • Mastzellen • Lymphozyten und Plasmazellen • neutrophile Granulozyten • eosinophile Granulozyten
Zellen des Bindegewebes
Fred Sinowatz
Fibroblasten/Fibrozyten • Bilden Grundsubstanz und Bindegewebsfasern • können sich teilen z. B. für Wundheilung
Fred Sinowatz
2
• Histiozyten/Makrophagen
• Mastzellen
• Lymphozyten und Plasmazellen
• neutrophile Granulozyten
• eosinophile Granulozyten
Freie Zellen des Bindegewebes
Fred Sinowatz
Histiozyten/Makrophagen • leiten sich von Monozyten des Blutes ab • Ursprung:Stammzellen im Knochenmark
Fred Sinowatz
Mastzellen
• Granula mit Histamin und Heparin • IgE Rezeptoren auf Zelloberfläche • Wichtige Rolle bei allergischen Reaktionen (Typ 1)
Fred Sinowatz
Lymphozyten und Plasmazellen T-Lymphozyten • membranständige AK B-Lymphozyten • Endzellen: Plasmazellen à humorale Antikörper
Fred Sinowatz
3
Neutrophile Granulozyten
• Bildung im Knochenmark • Lebensdauer im Blut: einige Tage • stabkernig à segmentkernig • amöboid beweglich • Mikrophagen • Lysosomale Enzyme
à Eiterkörperchen
Fred Sinowatz
Eosinophile Granulozyten
• 1-4 % der weißen Blutkörperchen • Kern hufeisenförmig • grobe eosinophile Granula • phagozytieren Antigen-AK-Komplexe • vermehrt bei Allergien und Parasitosen
Fred Sinowatz
Ungeformte Grundsubstanz • Proteoglykane • Glykoproteine Funktionen: • Medium für Stoffaustausch • Regulation des Wasserhaushalts durch Bindung von Wasser
Bindegewebsfasern • Kollagene Fasern • Elastische Fasern • Retikuläre Fasern (argyrophile Fasern)
Interzellularsubstanz
Fred Sinowatz
• Zugbelastbar, kaum dehnbar
• Aufbau: • Tropokollagen-Tripelhelix
à Protofibrillen à Mikrofibrillen à kollagene Fibrillen à kollagene Fasern
• Kollagen: • wichtigstes Strukturprotein • Anteil am Gesamtprotein des Körpers: 25 – 30 %
Kollagene Fasern
Fred Sinowatz
4
Bildung der kollagenen Fasern
Krstic, 1988 Fred Sinowatz
Elastische Fasern
• Oxytalan-Fasern aus Mikrofibrillen (bes. Fibrillin) + Elastin • färbar mit Resorcin-Fuchsin • besonders hohe Anteile in
• Aortenwand • elastischen Bändern • elastischem Knorpel
Fred Sinowatz
Marfan Syndrom
Genetisch bedingte Erkrankung des Bindegewebes: • Mutation des Gens für Fibrillin à Bildung der elastischen Fasern gestört à Folgen f. Herz- und Gefäßsystem, Augen, Skelett
Fred Sinowatz
Elastische Bänder
• Ligamenta flava (gelbe Bänder) • Ligamentum nuchae (Nackenband)
Fred Sinowatz
5
Retikuläre Fasern • Darstellbar durch Silberimprägnation: „agyrophile“ Fasern • Kollagen Typ III
Fred Sinowatz
• 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
Arten des Bindegewebes
Fred Sinowatz
Embryonales Bindegewebe: Mesenchym Ursprung aller Binde- und Stützgewebe
Mesenchymzellen: • hohe Teilungspotenz • hohe Differenzierungspotenz
Krstic, 1976
Gallertiges Bindegewebe
Wharton Sulze, Nabelschnur (Funiculus umbilicalis)
Fred Sinowatz
6
Retikuläres Bindegewebe
Grundgerüst von • Knochenmark • Milz • Lymphknoten • Lymphfollikeln
• Sternförmig verzweigte Retikulumzellen • 3D-Netz von Kollagenfasern Typ III • Freie Zellen
Fred Sinowatz
Fettgewebe
Weisses Fettgewebe • univakuolär Braunes Fettgewebe • plurivakuolär • Winterschläfer, Neugeborene à Wärmeproduktion
Fettfärbung an Gefrierschnitten mit • Sudanrot • Sudanschwarz
Fred Sinowatz
Lockeres Bindegewebe
• Stroma von Organen • zwischen Organen und Geweben • umgibt Gefäße und Nerven • Verschiebeschichten
Straffes parallelfaseriges Bindegewebe
Ansatz der Sehnen an den Knochen
Sehnen und Bänder: • Bündel gewellter Kollagenfasern (Kollagen Typ I) • Tendinozyten • Primärbündel • Peritendineum int. • Peritendineum ext. • Paratendineum
Krstic, 1988
Fred Sinowatz
7
Tendinozyt
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
Hyaliner Knorpel Interterritorialsubstanz: • lichtmikroskopisch strukturlos • Chondroitinsulfat, Hyaluronsäure • kollagene Mikrofibrillen
Fred Sinowatz
8
Elastischer Knorpel In: Ohrmuschel, Gehörgang, Epiglottis, kleinste Bronchien Makroskopisch: gelblich trüb Mikroskopisch: • meist isolierte Chondrozyten • viele elastische Fasern darstellbar mit Orceinfärbung
Krstic, 1988 Fred Sinowatz
Vorkommen: Symphysenknorpel, Disci intervertebrales, Kiefergelenke Aufbau: • Chondrozyten vorwiegend einzeln, in geringer Dichte • viele kollagene Fasern, nicht maskiert
Faserknorpel
Krstic, 1988 Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
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Lamellenknochen Anordnung von Kollagenfibrillen zu einem Lamellensystem Substantia compacta • Äußere Grundlamellen • Speziallamellen = Havers-Lamellen • Schaltlamellen = Zwischenlamellen • Innere Grundlamellen Substantia spongiosa
Krstic, 1988 Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
Osteozyt
Krstic, 1988
Fred Sinowatz
Periost (Knochenhaut)
Außen: Stratum fibrosum Innen: Stratum cellulare (Kambium)
Starke Verbindung mit dem Knochen über Sharpey-Fasern
Fred Sinowatz
10
Knochenzellen
Osteoprogenitorzellen Osteoblasten Osteozyten
Osteoklasten
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz Krstic, 1988
Knochenbildung (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
Fred Sinowatz
Desmale Ossifikation Direkte Knochenbildung aus Mesenchym: • Mesenchymzellen à Osteoblasten à Osteoid à Mineralisation
Größenwachstum: • Außenseite: Knochenanbau durch Osteoblasten • Innenseite: Knochenabbau durch Osteoklasten
Krstic, 1988 Fred Sinowatz
11
Chondrale Ossifikation I Ausgangspunkt: Modell aus hyalinem Knorpel
Fred Sinowatz
Chondrale Ossifikation II
Fred Sinowatz
Chondrale Ossifikation III
Fred Sinowatz
Chondrodysplasie
Fred Sinowatz
12
Osteopetrosis
Fred Sinowatz
Hyperostosis
Fred Sinowatz
Knochenheilung
Kallus
Fred Sinowatz
09.11.2014
1
Fred Sinowatz 1
Muskelgewebe Glatte Muskulatur
Quergestreifte Muskulatur
Herzmuskulatur
Fred Sinowatz 2
Glatte Muskulatur Spindelförmige Einzelzellen
Zentraler Zellkern
Myofilamente
Fred Sinowatz 3
EM der glatten Muskelzellen
Basallamina
Pinozytosebläschen Fred Sinowatz 4
Physiologie der glatten Muskulatur Kontraktionen langsam, lange Dauer
Innervation: Vegetatives Nervensystem
Sympathikus Parasympathikus
Gutes Regenerationsvermögen Hypertrophie
09.11.2014
2
Fred Sinowatz 5
Quergestreifte Skelettmuskulatur
Gliederung des Muskels durch Bindegewebe Endomysium
Perimysium internum: Primärbündel
Perimysium externum: Sekundärbündel
Epimysium
Faszie
Fred Sinowatz 6
Bindegewebe des Skeletmuskels
Ross, Pawlina, 2011
Fred Sinowatz 7
Bindegewebe der Skeletmuskulatur
Fred Sinowatz 8
Aufbau der Skelettmuskulatur
09.11.2014
3
Fred Sinowatz 9
Quergestreifte Skelettmuskelfaser
Syncytium durch Verschmelzung einkerniger Myoblasten
Durchmesser: 10 bis 100 µm
Länge: mehre cm (bis zu 20 cm)
Fred Sinowatz 10
Quergestreifte Skelettmuskulatur
Fred Sinowatz 11
Histologischer Aufbau Zahlreiche Zellkerne, direkt unter der Zellmembran
Zytoplasma Myofibrillen Mitochondrien Myoglobin Glykogen
Fred Sinowatz 12
Quergestreifte Skelettmuskulatur
09.11.2014
4
Fred Sinowatz 13
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
A-Streifen: Dunke, anisotrop H-Zone (Hensen-Zone) M-Streifen: Mesophragma
Fred Sinowatz 14
T- und L-System Transverales System (Einstülpungen der Zellmembran)
Longitudinales System: Glattes ER Calcium-Ionen Speicher
Terminale Zistern Triade
Fred Sinowatz 15
Motorische Endplatte
Präsynaptische Membran Acetylcholin Postsynaptische Membran Synaptischer Spalt
Fred Sinowatz 16
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
09.11.2014
5
Fred Sinowatz 17
Klinischer Ausblick Trauma (Wunde) Satellitenzellen Bindegew. Narbe Atrophie
Fred Sinowatz 18
Klinischer Ausblick
Muskelerkrankungen • Autoimmunerkrankungen • Myotonie (kongenital)
• Myoklonie • Myasthenia gravis
Fred Sinowatz 19
Klinischer Ausblick Myopathie
Labrador
Rezessiv, nicht geschlechtsgebunden vererbt
1
Nervenzellen (Neurone) Gliazellen
Nervengewebe
Fred Sinowatz
Nervenzellen
100 000 000 000 Nervenzellen im menschlichen Gehirn Fred Sinowatz
Zentrales Nervensystem
Peripheres Nervensystem
Sensomotorisches Nervensystem
Vegetatives (Autonomes Nervensystem)
Nervensystem
Fred Sinowatz
Zellkern
Perikaryon
Nissl-Substanz =
raues endopl. Reticulum
Golgi-Apparat
Dendriten
Axon
Synapsen
Nervenzellen
Fred Sinowatz
2
Organellen im Perikaryon
Fred Sinowatz
Ø Zentrifugal leitend
Ø Ursprungskegel (Axonhügel)
Ø Axoplasma
Ø Axolemma
Ø Kollateralen
Ø Telodendron
Axon
Fred Sinowatz
Einteilung der Nervenzellen
Unipolar Bipolar Pseudo-unipolar Multipolar
Pyramidenzellen Motoneurone Purkinje-Zellen
Fred Sinowatz
Elektrische Synapsen (Nexus)
Chemische Synapsen Axonende: Bouton terminal,
Endköpfchen
Transmitter
Präsynaptische Membran
Synaptischer Spalt
Postsynaptische Membran
Synapsen
Fred Sinowatz
3
Exzitatorische und inhibitorische Transmitter
• Acetylcholin
• Adrenalin
• Noradrenalin
• Dopamin
• Histamin
• Serotonin
• Glutaminsäure
• γ-Aminobuttersäure
Transmittersubstanzen
Fred Sinowatz
Zwischen Nervenzellen
Axodendritische Synapsen
Axosomatische Synapsen
Axoaxonische Synapsen
Somatosomatische Synapsen
Zwischen Nervenzellen und Skelettmuskelzellen
Motorische Endplatten
Zwischen Nervenzellen und Drüsenzellen
Neuroglanduläre Synapsen
Synapsen
Fred Sinowatz
Dornensynapsen
Cristae-förmige Synapsen
Invaginierte Synapsen
Polysynaptische Endigungen
En-passant Synapsen
Gestalt von Synapsen
Fred Sinowatz
Erregungsübertragung
Gleichrichter Exzitatorisches postsynaptisches Potential
Inhibitorisches postsynaptisches Potential
Aktionspotential Entsteht am Axonhügel
Alles oder Nichts Gesetz
Funktion von Synapsen
Fred Sinowatz
4
Störungen der synaptischen Übertragung Botulinumtoxine (lat. botulus = Wurst) Clostridium botulinum
Anaerober Keim in verdorbenen Lebensmitteln Toxin stoppt Exozytose von Acetylcholin Muskellähmung
Fred Sinowatz
Störungen der synaptischen Übertragung Wundstarrkrampf Clostridium tetani
Neurotoxin Blockiert die Synapsen hemmender Interneurone und
motorische Endplatten Muskelkrämpfe Risus sardonicus
Fred Sinowatz
Regeneration eines Axons
Tigrolyse Waller Degeneration Fischaugenzellen Bünger Bänder Inaktivitätsatrophie Amputationsneurome
Fred Sinowatz
Gliazellen
Funktion Stützfunktion Stoffwechsel Phagozytose Regeneration
Fred Sinowatz
5
Arten von Gliazellen
Glia des ZNS
Glia des PNS
Fred Sinowatz
Gliazellen des ZNS Astrozyten sternförmig verzweigt
Kurzstrahler
Langstrahler
Fred Sinowatz
Astrozyten
Blut-Hirn-Schranke: Membrana gliae perivascularis
Membrana glia superficialis
Stützfunktion, Stoffaustausch, Phagozytose Fred Sinowatz
Krstic, 1988
Glia des ZNS Astrozyten protoplasmatische Astrozyten: Kurzstrahler graue Substanz
Fred Sinowatz
6
Glia des ZNS Astrozyten Faserige Astrozyten: Langstrahler weiße Substanz
Fred Sinowatz
Glia des ZNS Oligodendrozyten Wenige, blattartige Ausläufer Wenig Zytoplasma Bilden Myelinscheiden für mehrere Axone im ZNS
Fred Sinowatz Krstic, 1988
Zusammensetzung der Myelinscheiden
78% Lipide 22% Protein
z.B. Myelin basic protein (MBP) Connexine
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
7
Glia des ZNS Mesoglia-Zellen (Mikroglia, Hortega-Glia) langgestreckt, ungleichmäßige Fortsätze beweglich! Phagozytose
Fred Sinowatz
Glia des ZNS Ependymzellen
Epitheliale Auskleidung d. Liquorräume Ventrikel: Gehirn, Zentralkanal: RM Tanyzyten
Fred Sinowatz Krstic, 1988
Glia des PNS Schwann Zellen: Lemnozyten umhüllen Axone der peripheren Nerven
Marklose (nicht myelinisierte) Fasern
– Axone senken sich ins Zytoplasma
– der Schwann-Zelle ein
– geringe Leitungsgeschw. (1m/s)
Theodor Schwann (1810 - 1882)
Fred Sinowatz
Glia des PNS Nicht myelinisiertes Axone Marklose Nervenfaser
Fred Sinowatz
8
Glia des PNS Schwann-Zellen Markhaltige (myelinisierte) Fasern
1 Schwann-Zelle umhüllt 1 Axon
Axon von Myelinscheide umgeben
Myelinlamellen: Plasmalemma der Schwann-Zellen
Fred Sinowatz
Glia des PNS Myelinisiertes Axon
Fred Sinowatz
Glia des PNS Ranvier-Schnürringe Saltatorische Erregungsleitung
Leitungsgeschwindigkeit bis 120 m/s
Fred Sinowatz
Glia des PNS Schmidt-Lantermann-Einkerbungen
Fred Sinowatz
9
Peripherer Nerv: Gemischter Nerv
Motorische und sensible Fasern Markhaltige und marklose Fasern
Bindegewebe des Nervs Epineurium Perineurim Endoneurium Fred Sinowatz
Glia des PNS Amphizyten (Satellitenzellen, Mantelzellen)
umgeben periphere Ganglienzellen Stoffaustausch
Fred Sinowatz
Plexus myentericus
Fred Sinowatz
Plexus submucosus
Fred Sinowatz
1
Blut
6-8 % des Körpergewichtes
Blutkörperchen: 40-55 Vol %
Blutplasma: 33-60 Vol-%
Flüssige Bestandteile (Blutplasma)
Geformte Bestandteile
Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) Serum Fibrinogen
Weiße Blutkörperchen (Leukozyten)
Blutplättchen (Thrombozyten)
Granulozyten
Lymphozyten
Monozyten
Fred Sinowatz
Zelluläre Bestandteile
Rote Blutkörperchen (Erythrozyten) 7.5 µm groß Kernlos Bikonkav Hämoglobin 120 Tage Lebensdauer (Mensch)
Fred Sinowatz
Weiße Blutkörperchen (Granulozyten)
Granulozyten Lymphozyten Monozyten
Fred Sinowatz
Granulozyten
Eosinophile Granulozyten Neutrophile Granulozyten Basophile Granulozyten
Fred Sinowatz
2
Neutrophile Granulozyten
5.000-9.000 mm2 Blut 9-12 µm Segmentkernig Stabkernig Bildung im Knochenmark Lebensdauer im Blut: Einige Tage Amöboid beweglich Mikrophagen Eiterkörperchen
Fred Sinowatz
Eosinophile Granulozyten 1-4 % der weißen Blutkörperchen 11-16 µm groß Kern hufeisenförmig Grobe eosinophile Granula Phagozytieren Antigen-AK-Komplexe Vermehrt bei Allergien und Parasitosen
Eos verfolgt Tithonos
Fred Sinowatz
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
Fred Sinowatz
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: 10-15 µm
Fred Sinowatz
3
B-Lymphozyt und Plasma Zelle
Fred Sinowatz
Monozyten
Größte Zellen des Blutes, 12-20 µm Kern: Bohnenförmig, exzentrisch gelegen Zytoplasma: Basophile, feine Granula Amboid beweglich Diapedese Makrophagen
Fred Sinowatz
Thrombozyten (Blutplättchen) Durchmesser: 1-4 µm, farblos, spindelförmig Kernlos Abschnürung aus Megakaryozyten Granulomer Hyalomer Wichtig für Blutgerinnung Blutplättchenthrombus
Fred Sinowatz
Grundlagen der Hämopoiese
Drei Kompartimente Stammzellenkompartiment: Multipotente Hämozytoblasten
Uni-, bi-, oder oligopotente Vorläuferzellen (Progenitoren)
Effektorzellen
Knochenmark
Weiße Blutzellen
Rote Blutkörperchen
Blutpättchen
Fred Sinowatz
4
Pränatale Blutbildung
Megaloblastische Periode im
Mesenchym des Dottersacks
Hepatolienale Periode
Medulläre Periode Fred Sinowatz
Postnatale Blutbildung
Im Knochenmark: Granulozyten, Erythrozyten und Thrombozyten
In den lymphatischen Organen Lymphozyten
Fred Sinowatz
Knochenmark Rotes (blutbildendes) Knochenmark
Gelbes Knochenmark: Fettmark
Fred Sinowatz
Rotes Knochenmark
Grundgewebe: Retikuläres Bindegewebe Sinussystem: Weite Kapillaren Keine Lymphgefäße Stammzelle aller roten und weißen Blutkörperchen:
Hämozytoblast Granulopoese Erythropoese Thrombopoese Lymphopoese (im geringen Umfang)
Fred Sinowatz
5
Fred Sinowatz
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
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