Wykład nr 1. PODSTAWOWE STRUKTURY I PROCESY KOMÓRKOWE

Komórkę definiuje się jako najmniejszą jednostkę zdolną do samodzielnego życia. Podstawowe atrybuty życia stanowią: wykorzystanie składników nieorganicznych do budowy substancji organicznych oraz reakcja na zmienne warunki otoczenia. Powszechnie znane cechy materii żywej, takie jak: zdolność do wymiany składników ze środowiskiem (pobieranie i wydalanie), wytwarzanie i zużytkowywanie energii, wzrost i rozmnażanie, wrażliwość na bodźce oraz zdolność do ruchu są wyrazem praktycznej realizacji atrybutów podstawowych. W organizmach wielokomórkowych wytworzyły się zespoły komórek (tkanki), w których jedna z cech dominuje nad innymi, co jest równoznaczne ze specjalizacją strukturalną i czynnościową. Komórki takiego organizmu różnią się zatem znacznie swoją wielkością (u człowieka od 3 do 200 μm), kształtem oraz wyposażeniem ultrastrukturalnym. Zasadniczy schemat organizacji komórki i przebieg procesów wewnątrzkomórkowych pozostaje jednak ten sam.

Wyodrębnienie komórki ze środowiska jako samodzielnej struktury, przy równoczesnym utrzymaniu wymiany składników chemicznych z otoczeniem, dokonuje się dzięki obecności błony, która otacza całą komórkę. Istnienie podobnych błon wewnątrz komórki warunkuje jej przestrzenną organizację i umożliwia oddzielenie miejsc o określonej aktywności, nazywanych organelami. Zarówno błonę otaczającą komórkę, jak i błony organeli określa się mianem błon biologicznych.

Błony biologiczne

Ogólna budowa błon

Błony biologiczne zbudowane są z lipidów i białek. Stosunek wagowy obu tych składników waha się zależnie od typu błony (w błonie komórkowej wynosi np. 1:1). Zawsze jednak liczba cząsteczek lipidowych wielokrotnie przewyższa liczbę cząsteczek białkowych, które posiadają większe rozmiary. Ponieważ w temperaturze ustrojów żywych lipidy znajdują się w formie płynnej, wzajemny układ białek i lipidów porównuje się do "morza lipidów", w którym pływają białkowe "góry lodowe".

Cząsteczki lipidowe posiadają dwa bieguny o odmiennych właściwościach: biegun hydrofilny (wykazujący powinowactwo do wody) i biegun hydrofobowy (nie wiążący się z wodą). W środowisku wodnym cząsteczki lipidowe spontanicznie układają się w taki sposób, aby ich grupy hydrofilne zwrócone były do wody, a grupy hydrofobowe od niej odsunięte. Układy takie mogą przyjmować formę kulistych zbiorów cząsteczek (micelli), albo dwuwarstwy.

Dwuwarstwa lipidowa stanowi podstawową formę organizacji lipidów w błonie. Lipidy tworzą w niej dwa pokłady, układając się w ten sposób, że ich grupy hydrofilne zwrócone są na zewnątrz, a grupy hydrofobowe zostają ukryte wewnątrz dwuwarstwy. Białka mogą przechodzić przez całą grubość dwuwarstwy lipidowej, lub też mogą leżeć na jej zewnętrznej, lub wewnętrznej powierzchni.

Składniki chemiczne błon

Lipidy błonowe. W skład lipidów błonowych wchodzą fosfolipidy, cholesterol i glikolipidy.

A. Fosfolipidy - kwasy tłuszczowe wchodzące w skład fosfolipidów mogą być nasycone lub nienasycone, przy czym im większa jest liczba wiązań nienasyconych, tym bardziej płynna i przepuszczalna staje się błona. Płynność błony wzrasta także w miarę skracania się długości kwasów tłuszczowych i spadku poziomu cholesterolu.

B. Cholesterol - stabilizuje strukturę błony oraz zapobiega zmianom płynności błony w warunkach obniżonej temperatury.

C. Glikolipidy - występują tylko w błonie otaczającej całą komórkę (błonie komórkowej). W błonie komórkowej glikolipidy stanowią składnik warstwy zewnętrznej i uczestniczą w tworzeniu otoczki cukrowcowej wokół komórek (tzw. glikokaliksu).

Białka błonowe. Wbudowane są w dwuwarstwę lipidową w ten sposób, że ich regiony hydrofilne (polarne) zwrócone są do środowiska wodnego, natomiast hydrofobowe fragmenty cząsteczki zanurzone są w głębi błony, gdzie sąsiadują z hydrofobowymi odcinkami lipidów.

Ze względu na stopień związania z błoną, białka można podzielić na integralne i powierzchniowe (inaczej obwodowe). Wiekszość białek integralnych stanowią białka transbłonowe, które przebijają całą dwuwarstwę lipidową swoim obszarem hydrofobowym i wysterczają do środowiska zewnętrznego oraz do cytoplazmy obszarami hydrofilnymi. Wyraźnie poza obszarem dwuwarstwy znajdują się białka powierzchniowe, związane słabszymi wiązaniami niekowalencyjnymi z białkami integralnymi błony (po stronie środowiska zewnętrznego, lub od strony cytoplazmy).

Białka błonowe pełnią w błonie funkcje strukturalne, enzymatyczne, transportowe i receptorowe, z tym, że nierzadko ta sama cząsteczka białkowa łączy w sobie kilka spośród wymienionych ról.

Transport przez błony

Ze względu na to, że większą część obszaru błon zajmują lipidy, substancje rozpuszczalne w lipidach swobodnie przedostają się przez błony (np. sterydy, hormony, leki, tlen, azot, dwutlenek węgla) Cząsteczki wody, mimo słabej rozpuszczalności w lipidach, łatwo przechodzą przez błony, prawdopodobnie dzięki swym małym rozmiarom. Przepuszczalność określonych błon dla wody może być zwiększona w przypadku, gdy w ich obrębie znajdą się dodatkowe kanały wodne. Transport przez błonę cząsteczek o większych rozmiarach (cukrów, aminokwasów), a zwłaszcza transport obdarzonych ładunkiem jonów wymaga udziału białek transportowych błony. Wśród białek tych można wyróżnić: kanały, białka nośnikowe oraz pompy.

A. Kanały stanowią obszary hydrofilne zawarte w obrębie jednej dużej cząsteczki białkowej, wielokrotnie przebijającej całą grubość błony, lub pomiędzy sąsiednimi łańcuchami peptydowymi zwróconymi do siebie grupami polarnymi. Przez taki obszar hydrofilny mogą przechodzić jony lub woda. Kanały jonowe mogą być stale otwarte, lub też otwierać się pod wpływem określonych bodźców, np. hormonów, neuromediatorów, jonów, zmianą potencjału, lub kanały otwierane mechanicznie. W każdym przypadku otwarcie kanału polega na zmianie konformacji budujących go białek. Do stale otwartych kanałów należą kanały wodne (akwaporyny).

Zarówno substancje rozpuszczalne w lipidach, jak i przechodzące przez kanały przemieszczają się od środowiska o wyższym stężeniu do środowiska o stężeniu niższym i transport taki określa się mianem dyfuzji biernej.

B. Białka nośnikowe wiążą wybrane cząsteczki po jednej stronie błony i uwalniają je po drugiej stronie. Przeniesienie cząsteczki przez błonę wywołane jest wyłącznie zmianą konformacji białka, nie towarzyszy mu natomiast przemieszczenie białka nośnikowego. Ten rodzaj transportu zachodzi również zgodnie z gradientem stężeń, lecz cechuje go inna kinetyka przenoszenia substancji i określa się go jako dyfuzję ułatwioną. W ten sposób przedostają się przez błony aminokwasy i cukry proste.

C. Pompy jonowe reprezentują białka o charakterze nośników, z tym, że przenoszą jony wbrew gradientowi stężeń, na koszt energii pochodzącej z hydrolizy ATP. Transport taki nosi nazwę transportu aktywnego. Najbardziej powszechny przykład pompy jonowej stanowi Na⁺, K⁺-ATPaza (inaczej pompa sodowo-potasowa).

Inny sposób transportu dotyczy substancji wielkocząsteczkowych, lub całych struktur; jest to tzw. transport z błoną (transport pęcherzykowy albo cytoza). Polega on na oddzielaniu się od błony jej fragmentów, które formują pęcherzyki zamykające w swym wnętrzu transportowaną substancję. Pęcherzyk taki zlewa się (ulega fuzji) z błoną ograniczającą strukturę docelową i uwalnia swoją zawartość do wnętrza tej struktury. Szczególne przykłady tego rodzaju transportu stanowią egzocytoza i endocytoza opisane dalej.

Błona komórkowa

Błona komórkowa, zwana inaczej plazmolemą, otacza całą komórkę. Jej cechy szczególne stanowią: większa od innych błon grubość (ok. 7,5 nm), wyraźnie zaznaczona w mikroskopie elektronowym trójwarstwowość oraz asymetria budowy. Ta ostatnia wynika z obecności glikolipidów i reszt cukrowcowych glikoproteidów tylko po stronie zewnętrznej błony a także z nierównomiernego rozmieszczenia lipidów w obu blaszkach dwuwarstwy.

W błonie komórkowej zlokalizowane są różne rodzaje receptorów: dla pobieranych substancji (p. dalej), dla antygenów i przeciwciał, dla hormonów białkowych i neuromediatorów, jak również liczne kanały i białka nośnikowe, a w niektórych jej obszarach dodatkowo enzymy związane ze szczególna funkcją komórek (np. enzymy uczestniczące w procesach resorbcji). Charakterystyczny składnik błony komórkowej (określany nawet jako jej marker) stanowi Na⁺, K⁺-ATPaza, która na zasadzie antyportu przenosi jony Na⁺ z komórki do środowiska zewnętrznego, a jony K⁺ w kierunku odwrotnym, co znajduje wyraz w istnieniu gradientów: sodowego i potasowego w poprzek błony.

Glikokaliks (osłonka powierzchniowa)

Jest to warstwa pokrywająca błonę komórkową, zbudowana z reszt cukrowcowych połączonych z białkami błonowymi (glikoproteidy), lub z lipidami zewnętrznej blaszki dwuwarstwy (glikolipidy). Po enzymatycznym usunięciu z powierzchni błony, warstwa cukrowcowa zostaje odbudowana przez komórkę. Ze względu na ogromne bogactwo możliwych kombinacji reszt cukrowcowych w oligosacharydach powierzchniowych, glikokaliks determinuje specyficzne własności powierzchniowe komórek. W szczególności uczestniczy w zjawiskach wzajemnego rozpoznawania się komórek (w trakcie embriogenezy, lub zjawisk immunologicznych), przy czym cukrowce jednej komórki stanowią ligandy dla selektyn, lub innych receptorów (lektyn) w błonie drugiej komórki. Glikokaliks pośredniczy w ustalaniu kontaktów między komórkami, może też wpływać na skład substancji pobieranych przez nie na drodze endocytozy.

Jądro komórkowe

Obecność jądra komórkowego jest charakterystyczną i stałą cechą wszystkich komórek Eukaryota. Wyjątek stanowią dojrzałe erytrocyty ssaków, które w zaawansowanych stadiach swego rozwoju tracą jądra komórkowe. Jądro zanika też w degenerujących komórkach naskórka oraz we włóknach soczewkowych.

W jądrze komórkowym tradycyjnie wyróżnia sie następujące składniki: chromatynę jądrową, jąderko, zrąb jądra i sok jądrowy oraz otoczkę jądrową.

Chromatyna jądrowa

Pojęciem chromatyny jądrowej określa się substancję zawartą w jądrze interfazowym, która barwi się barwnikami zasadowymi. Substancja ta stanowi rozspiralizowaną (rozproszoną) formę chromosomów.

Składniki chemiczne chromatyny. Pod względem chemicznym chromatyna zbudowana jest z kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), histonów oraz białek niehistonowych. W okresie aktywności transkrypcyjnej chromatyny (p. dalej), w jej składzie pojawiają się dodatkowo kwasy rybonukleinowe (RNA).

1. DNA stanowi najważniejszy składnik chromatyny jako molekularny odpowiednik cząstek informacji genetycznej - genów. Całkowita zawartość DNA w jądrze o podstawowej, tj. haploidalnej liczbie chromosomów tworzy genom. Każda dwuniciowa cząsteczka DNA tworzy jeden chromosom. Nośnikiem informacji genetycznej są odcinki DNA kodujące strukturę białek komórki. Odcinki te wyróżniają się szczególnie urozmaiconym składem nukleotydowym. W procesie transkrypcji następuje przepisanie szyfru nukleotydowego z wzorcowego łańcucha DNA na komplementarny łańcuch RNA (mRNA), który po przedostaniu się do cytoplazmy stanowi matrycę dla syntezy właściwego białka. Odcinki kodujące strukturę białek w rzeczywistości stanowią niewielki fragment (ok. 1%) genomu. Pozostałe odcinki DNA zawierają informację o budowie innych rodzajów RNA (rRNA, tRNA.

B. Histony. Zawarty w chromatynie DNA związany jest z histonami. Histony stanowią grupę niskocząsteczkowych białek o charakterze zasadowym. W zależności od wzajemnej proporcji zawartych w w nich aminokwasów lizyny i argininy wyróżnia się 5 klas histonów: H1, H2A, H2B, H3 i H4.

C. Białka niehistonowe, w przeciwieństwie do poprzednich, stanowią grupę bardzo zróżnicowaną. Wśród białek tych można wyróżnić białka enzymatyczne, regulatorowe i strukturalne. Białka enzymatyczne biorą udział w syntezie i modyfikacjach kwasów nukleinowych, lub w przemianach składników białkowych jądra. Białka regulatorowe są odpowiedzialne za regulację aktywności genów, z czym wiąże się ich specyficzność komórkowa i narządowa. Białka strukturalne związane są z przestrzenną organizacją chromatyny.

Przestrzenna organizacja chromatyny. Wymienione wyżej składniki chromatyny zorganizowane są w sposób umożliwiający pomieszczenie dziesiątek par chromosomów (u człowieka 23 pary) - każdy o długości kilku centymetrów - na terenie jądra komórkowego, którego przeciętna średnica wynosi ok. 5 μm.

Podstawową jednostką budowy chromatyny jest nukleosom. Ma on kształt krążka o średnicy 11 nm i grubości 5 nm i składa się z rdzenia histonowego, na który nawinięta jest nić DNA. W skład rdzenia nukleosomu wchodzi 8 cząsteczek histonów (po dwie pary histonów H2A, H2B, H3 i H4), tworząc tzw. oktamer. Wokół oktameru owija się odcinek podwójnej nici DNA odpowiadający 146 parom zasad nukleotydowych, który wytwarza niepełne dwa skręty wokół obwodu nukleosomu. Pomiędzy sąsiednimi oktamerami rozciąga się krótki, liczący do 80 par zasad odcinek łączący, który należy również do nukleosomu. Poza strukturą nukleosomu znajduje się histon H1, który spina początek i koniec nici DNA nawiniętej na rdzeń nukleosomu.

Na preparatach izolowanej chromatyny oglądanych w mikroskopie elektronowym, nukleosomy dostrzega się w postaci "koralików nanizanych na sznurek". Struktura taka nosi nazwę nukleofilamentu. Cząsteczki histonów H1, leżące na powierzchni nukleosomów, mogą wzajemnie ze sobą reagować powodując zbliżenie nukleosomów do siebie. W efekcie tego zbliżenia wytwarza się najczęściej układ "zygzakowaty", w którym nić DNA przewija się wśród dwóch leżących naprzeciw siebie szeregów ciasno ułożonych nukleosomów. Te dwa szeregi, owijając się wokół siebie w formie spirali (superhelizy), tworzą włókno chromatynowe (solenoid).Przy udziale niehistonowych białek chromatyny pewne obszary włókna chromatynowego zostają wybrzuszone w postaci bocznych pętli zaczepionych na zrębie chromosomu, dzięki czemu następuje dalsze skrócenie całej struktury. W pierwszej fazie cyklu podziałowego komórki dochodzi do kolejnej spiralnej kondensacji włókna chromatynowego z pętlami, w efekcie czego powstaje chromatyda dostrzegalna już w mikroskopie optycznym jako połowa chromosomu.

Opisane struktury chromatyny mogą przechodzić z jednej formy w drugą, co determinuje stan czynnościowy chromatyny.

Euchromatyna i heterochromatyna. Euchromatyna wg. klasycznej definicji, opartej o obraz zarówno z mikroskopu optycznego jak i elektronowego stanowi jaśniejsze (mniej gęste elektronowo) obszary chromatyny.

Heterochromatyna odpowiada skondensowanej formie chromatyny, którą dostrzega się w mikroskopie optycznym w postaci intensywnie zabarwionych grudek, a w mikroskopie elektronowym w formie elektronowo gęstych obszarów. Heterochromatyna stanowi frakcję chromatyny nieaktywnej transkrypcyjnie.

Jąderko

Jąderko odpowiedzialne jest za produkcję podjednostek rybosomów. Obserwuje się go na terenie jądra jako wyraźną, kulistą grudkę, która barwi się zwykle zasadochochłonnie, chociaż niekiedy może wykazywać powinowactwo do barwników kwaśnych. W obrazach mikroskopowo-elektronowych ma gąbczastą strukturę, w której można wyróżnić 3 rodzaje obszarów: (1) jasne centra włókienkowe, zawierające aktualnie nieaktywny rybosomowy DNA (rDNA), (2) gęste obszary włókienkowe, gdzie odbywa się proces transkrypcji prerybosomowego RNA (pre-rRNA) oraz (3) obszary ziarniste złożone głównie z dojrzewających podjednostek rybosomów.

Liczba jąderek i rozmiary zależą od stanu aktywności komórki i zwiększają się wraz z nasileniem syntezy białek i związanym z tym zapotrzebowaniem na rybosomy. Dojrzałe odmiany rRNA opuszczają jąderko po wbudowaniu do podjednostek rybosomów, które poprzez sok jądrowy dryfują w stronę porów otoczki jądrowej. Podjednostki mniejsze rybosomu opuszczają jąderko niemal natychmiast po wytworzeniu, natomiast podjednostki większe dojrzewają dwukrotnie dłużej, dzięki czemu stanowią główny składnik obszarów ziarnistych.

Zrąb jądra i sok jądrowy

Termin "zrąb jądra" obejmuje struktury pozostające w jądrze po chemicznej eliminacji chromatyny i jąderka. Zrąb jądra zbudowany jest z białek, które warunkują odpowiednią organizację przestrzenną wewnątrz jądra (uporządkowany układ chromosomów, skupianie się składników jąderka). Do składników zrębu jądra zalicza się: blaszkę i pory otoczki jądrowej. Sok jądrowy (kariolimfa) zawiera płynne składniki jądra, w których zawieszone są chromatyna, jąderko i twory od nich pochodzące, a także zrąb jądra. Składników soku jądrowego nie obserwuje się w preparatach histologicznych.

Otoczka jądrowa

Otoczka jądrowa zbudowana jest z dwóch błon oddzielonych od siebie przestrzenią okołojądrową (perynuklearną). W miejscach, gdzie obie błony stykają się ze sobą, ulega zamknięciu przestrzeń okołojądrowa a obszar jądra uzyskuje łączność z cytoplazmą. Miejsca te określa się jako pory jądrowe.

Rybosomy

Rybosomy są to struktury zbudowane z rybosomowego RNA i białek. Ich wielkość nie przekracza 32 nm, w związku z czym w mikroskopie optycznym nie dostrzega się ich jako poszczególnych tworów, chociaż ich duże nagromadzenie manifestuje się wyraźną zasadochłonnością cytoplazmy.

Podstawową cechą charakteryzującą rybosom jest stała sedymentacji (S), odzwierciedlająca jego masę. W przypadku rybosomów eukariotycznych wynosi ona 80 S, dla rybosomów prokariotycznych 70 S, a dla rybosomów mitochondrialnych 55 S. Każdy rybosom zbudowany jest z dwóch podjednostek: małej i dużej. Stałe sedymentacji podjednostek rybosomów eukariotycznych oraz ich skład przedstawione są w tabeli 1.3.

Ponieważ rybosomy organizmów prokariotycznych oraz rybosomy mitochondrialne są mniejsze, ich podjednostki mają niższe stałe sedymentacji, a ponadto zawierają one mniej białek oraz krótsze na ogół cząsteczki rRNA (o niższych wartościach S).

Rybosomy stanowią miejsce syntezy białek w komórce. W okresie nieaktywnym obie podjednostki rybosomu przemieszczają się w cytoplazmie oddzielnie, a ich połączenie znamionuje aktualnie trwający proces translacji. Proces ten rozpoczyna się od przyłączenia do małej podjednostki rybosomu tzw. inicjującego tRNA oraz mRNA. Powstały kompleks łączy się następnie z dużą podjednostką rybosomu w ten sposób, że pomiędzy obiema podjednostkami wytwarza się szczelina, w której mieści się mRNA i do której dopływają następne cząsteczki tRNA wraz z przyłączonymi aminokwasami. Dzięki temu, że ta sama nić mRNA odczytywana jest zwykle przez kilka rybosomów, powstają grupy rybosomów powiązanych ze sobą za pomocą mRNA, które nazywa się polirybosomami (albo polisomami). Wytwarzany łańcuch peptydowy mieści się początkowo w obrębie kanału przebijającego dużą podjednostkę. Po przekroczeniu długości ok. 40 aminokwasów peptyd wysuwa się z podjednostki rybosomu na zewnątrz.

Jeżeli początkowy odcinek peptydu zawiera odpowiedni odcinek sygnałowy, który kieruje rybosom w stronę błon siateczki śródplazmatycznej, to wówczas rybosom w trakcie dalszej syntezy białka zostaje przyłączony do siateczki. O przebiegu syntezy białka na polirybosomach wolnych (zawieszonych w cytoplazmie), lub związanych z błonami siateczki decyduje zatem obecność lub brak określonego odcinka sygnałowego, co z kolei wynika z przeznaczenia syntetyzowanego białka. Na błonach siateczki przebiega synteza białek wydzielniczych, enzymów lizosomowych oraz białek integralnych wchodzących w skład wszystkich pozostałych błon (siateczki, aparatu Golgiego, endosomów, lizosomów, ziaren wydzielniczych, błony komórkowej). Natomiast pozostałe białka, przeznaczone do jądra (składniki chromatyny, enzymy związane z replikacją, transkrypcją i naprawą DNA), białka wchodzące w skład cytozolu (w tym także białka enzymatyczne), białka cytoszkieletu, i wreszcie białka przeznaczone do mitochondriów i peroksysomów (tak błonowe, jak i enzymatyczne) syntetyzowane są na rybosomach wolnych. Należy podkreślić, że białka jądrowe, mitochondrialne i peroksyzomowe wyposażone są również w odcinki sygnałowe właściwe dla danego przedziału komórki.

Siateczka śródplazmatyczna

Siateczka śródplazmatyczna stanowi zespół spłaszczonych zbiorników (cystern) oraz rozgałęzionych rurek.

Siateczka śródplazmatyczna szorstka i gładka

W obrębie siateczki wyróżnia się dwa obszary: siateczkę szorstką (ziarnistą) i gładką (bezziarnistą), które nierzadko łączą się ze sobą. Podstawę tego podziału stanowi wprawdzie obecność rybosomów na zewnętrznej, cytoplazmatycznej powierzchni błon siateczki, jednakże siateczka szorstka pozbawiona rybosomów nie staje się siateczką gładką, ponieważ oba obszary różnią się także swoją formą przestrzenną oraz składem chemicznym. Siateczka śródplazmatyczna szorstka występuje w postaci cystern podczas gdy siateczka gładka tworzy kanaliki. W błonach siateczki gładkiej znajduje się więcej cholesterolu, natomiast w błonach siateczki szorstkiej obecne są dodatkowe białka odpowiedzialne za rozpoznawanie i przyłączanie rybosomów.

Jak już wspomniano, przyłączanie się rybosomów do siateczki uwarunkowane jest aktualnie zachodzącą syntezą białka wyposażonego w odpowiedni odcinek sygnałowy. Odcinek ten stanowi początkowy fragment peptydu i zawiera ok. 20 aminokwasów. Odcinek sygnałowy po wysunięciu się z rybosomu rozpoznawany jest przez krążący w cytozolu kompleks białkowo-rybonukleinowy zwany w skrócie SRP (cząsteczka rozpoznająca sygnał). Cząsteczka SRP reaguje następnie z jednym z białek integralnych błony siateczki szorstkiej, zwanym białkiem przyjmującym i w ten sposób zakotwicza rybosom wraz z syntetyzowanym peptydem do błony siateczki. Niespecyficzne przyłączanie się do błony siateczki rybosomów syntetyzujących inne (pozbawione odpowiedniego sygnału) peptydy, jest blokowane przez cytozolowe kompleksy białkowe, które otaczają te peptydy w trakcie ich powstawania.

Odcięcie odcinka sygnałowego, którego początek pozostaje po stronie cytoplazmatycznej błony, uwalnia do wnętrza siateczki białka wydzielnicze i enzymy lizosomowe. W przypadku białek przeznaczonych do wbudowania w błonę odcinek sygnałowy może zostać utrzymany, lub też białko zostaje zakotwiczone w błonie za pomocą hydrofobowego odcinka stop. W trakcie syntezy białka na powierzchni szorstkiej siateczki śródplazmatycznej obserwuje się liczne, przyłączone do niej rybosomy w postaci polisomów.

Znaczenie czynnościowe siateczki środplazmatycznej

Błony siateczki śróplazmatycznej szorstkiej umożliwiają odseparowanie białek wydzielanych na zewnątrz od białek własnych komórki, jak również enzymów lizosomowych od składników cytozolu. Przyłączenie do błon siateczki rybosomów syntetyzujących integralne białka błonowe pozwala na wbudowanie tych otatnich w obręb błony.

Na terenie siateczki śródplazmatycznej szorstkiej rozpoczyna się modyfikacja wytworzonych białek poprzez odcięcie odcinka sygnałowego oraz przyłączenie cząsteczek cukrów w procesie glikozylacji. Zarówno na terenie szorstkiej, jak i gładkiej siateczki zachodzi synteza lipidów, pewne etapy przemian hormonów sterydowych, przetwarzanie trucizn i leków (głównie przy udziale oksydaz mikrosomowych) prowadzące do ich odtruwania.

Siateczka gładka stanowi główny zbiornik łatwo uwalnianych jonów Ca²⁺. Ostatnio wyodrębniono nawet oddzielny przedział przedział siateczki w formie błoniastych pęcherzyków lub cystern, które nazwano kalciosomami.

Aparat Golgiego

Na poziomie mikroskopu elektronowego podstawową jednostkę strukturalną aparatu Golgiego stanowi diktiosom. Jest to zespół błoniastych cystern, spłaszczonych w częściach środkowych i rozszerzonych workowato w częściach brzeżnych. Cysterny te w liczbie 5-8 ułożone są jedna na drugiej na podobieństwo stosu głębokich talerzy. Cała struktura jest zwykle półksiężycowato wygięta i towarzyszą jej pęcherzyki o średnicy 30-50 nm (tzw. mikropęcherzyki). Dodatkowo w komórkach gruczołowych obserwuje się duże wakuole o średnicy 500-3000 nm (makropęcherzyki albo wakuole zagęszczające).

Pojedyncze cysterny diktiosomu wykazują obecność otworów (fenestracji) oraz kanalików odchodzących od ich części obwodowej. Kanaliki te mają łączyć ze sobą nie tylko pojedyncze cysterny w obrębie tego samego diktiosomu, lecz również zespalać diktiosomy rozproszone w różnych miejscach komórki w jeden system, stanowiący aparat Golgiego.

Biegunowość diktiosomu

W obrębie diktiosomu wyróżnia się dwa bieguny: leżący bliżej jądra biegun formowania (inaczej cis), oraz zwrócony do błony komórkowej biegun dojrzewania (inaczej trans). Biegun cis jest zwykle wypukły i sąsiadują z nim małe pęcherzyki. Biegun trans jest wklęsły i w jego pobliżu lokalizują się makropęcherzyki. Na biegunie trans błona jest grubsza, z wyraźnie zaznaczoną strukturą trójwarstwową, co upodabnia ją do błony komórkowej.

Dodatkowe przedziały związane z aparatem Golgiego

Najdalsza cysterna po stronie trans jest wyraźnie grubsza i stanowi sieć trans stanowi w której produkty z wnętrza cystern diktiosomu zostają rozdzielone pomiędzy trzy różne typy pęcherzyków:

- pęcherzyki transportujące, które dostarczają elementy białkowe i lipidowe do błony komórkowej, wydzielając równocześnie na zewnątrz wytworzone w komórce składniki substancji międzykomórkowej,

- pęcherzyki hydrolazowe, tj. pęcherzyki okryte (klatryną), w których zostają zebrane enzymy lizosomowe,

- wakuole zagęszczające, w których gromadzone są produkty wydzielane na drodze egzocytozy regulowanej

Rola aparatu Golgiego w komórce

Zasadnicza funkcja aparatu Golgiego we wszystkich komórkach polega na przebudowie błon - z podobnych do siateczki śródplazmatycznej na podobne do błony komórkowej. Konieczność takiej przebudowy wynika z tego że tylko błony podobne do siebie zdolne są do wzajemnej fuzji, która umożliwia włączanie fragmentów jednych błon do drugich, jak również przekazywanie pomiędzy przedziałami błonowymi substancji zawartych w ich wnętrzu.

Składniki błon wytworzone w siateczce śródplazmatycznej przenoszone są w ścianach pęcherzyków przepływających od siateczki do bieguna cis diktiosomu i dalej przez jego kolejne cysterny aż do sieci trans, w której zostaną skierowane do odpowiedniego obszaru błony. Przebudowa błon w aparacie Golgiego obejmuje także postępującą glikozylację białek błonowych, która polega na przyłączaniu dalszych reszt cukrowcowych powstają w efekcie zróżnicowane glikoproteidy o różnej długości łańcuchów oligosacharydowych i różnym ich składzie. Oligosacharydy białek błonowych wejdą w skład glikokaliksu, podobnie jak glikolipidy, których reszty cukrowcowe zostają również dobudowane na terenie diktiosomu.

Z przebudowy błon na terenie aparatu Golgiego wynika jego znaczenie dla odnowy błony komórkowej oraz wytwarzania pęcherzyków zdolnych do fuzji z błoną komórkową tj. lizosomów i ziarnistości wydzielniczych.

Inną rolą spełnianą przez aparat Golgiego (a właściwie przez jego sieć trans) jest segregacja zawartości pęcherzyków dostarczanych do diktiosomów i oddzielenie enzymów lizosomowych od produktów wydzielniczych komórki. Szczególnie intensywnie rozwinięty jest aparat Golgiego w komórkach gruczołowych, w których nie tylko dostarcza błon do opakowania wydzieliny, ale również uczestniczy w jej modyfikacji fizycznej (zagęszczanie) i chemicznej (glikozylacja, siarkowanie, fosforylacja). Zagęszczeniu wydzieliny (z czym łączy się nazwa wakuoli zagęszczających) towarzyszy zmniejszenie się rozmiarów wakuoli i przyrost gęstości elektronowej, prowadzące do ich przekształcenia w ziarna wydzielnicze.

Fuzja błon i egzocytoza

Usuwanie na zewnątrz hydrofilnej wydzieliny komórkowej opakowanej w pęcherzyki wytwarzane na biegunie trans aparatu Golgiego zachodzi na drodze egzocytozy. Jest to proces polegający na transporcie wydzieliny w formie pęcherzyków w stronę błony komórkowej, zlewaniu się (fuzji) błony pęcherzyków z błoną komórkową i uwolnieniu zawartości pęcherzyka w taki sposób, że przez cały czas zostaje zachowana ciągłość błony komórkowej.

Endocytoza i przedział endosomowy

Mianem endocytozy określa się szczególny rodzaj transportu substancji ze środowiska zewnętrznego do komórki, który polega na tym, że pobierana substancja nie przechodzi przez błonę komórkową lecz przemieszcza się razem z fragmentem tej błony w postaci pęcherzyka. W przypadku, gdy endocytoza dotyczy substancji płynnych, nazywa się ją pinocytozą, a gdy dotyczy ciał stałych - fagocytozą. Oba zjawiska różnią się przy tym nie tylko charakterem pobieranej substancji, ale również sposobem formowania pęcherzyków, zapotrzebowaniem na energię, i znaczeniem biologicznym.

W trakcie pinocytozy fragment błony komórkowej zagłębia się w cytoplazmę, po czym oddziela się jako pęcherzyk zwany pinosomem, we wnętrzu którego zamknięty zostaje płyn z otoczenia komórki. Proces ten nie wymaga energii, ani udziału cytoszkieletu komórki. Pinocytoza występuje we wszystkich komórkach i ma za zadanie dostarczanie do nich wody wraz z rozpuszczonymi w niej składnikami. Pewną odmianę pinocytozy stanowi transcytoza polegająca na tym, że płyn pobierany przez komórkę na jednej z jej powierzchni zostaje przetransportowany w pęcherzykach przez cytoplazmę i wydalony po drugiej stronie komórki. Zjawisko transcytozy charakteryzuje komórki wyspecjalizowane w przenoszeniu substancji z jednego środowiska do drugiego (np. śródbłonki wyścielające wnętrze naczyń krwionośnych).

Proces fagocytozy również nie dotyczy wszystkich komórek, lecz tylko ściśle określonych populacji, do których należą makrofagi oraz granulocyty. W przebiegu fagocytozy pochłaniane ciało przylega do powierzchni komórki fagocytującej, która wysuwa wypustki otaczające to ciało i "zagarnia" je w głąb cytoplazmy, tworząc pęcherzyk o nazwie fagosomu. Proces ten wymaga energii oraz udziału mikrofilamentów aktynowych.

Lizosomy

Lizosomy są to pęcherzyki, wewnątrz których zachodzą procesy rozkładu (lizy) wielkocząsteczkowych substratów katalizowane przez zawarte w nich enzymy. W preparatach histologicznych, odróżnienie lizosomów od innych struktur pęcherzykowych w komórce dokonuje się na podstawie wykazania w nich obecności najbardziej typowych enzymów (tzw. enzymów markerowych), którymi są kwaśna fosfataza lub ß-glikuronidaza.

Enzymy i błona lizosomów

Enzymy lizosomowe należą do grupy kwaśnych hydrolaz, tj. enzymów katalizujących proces hydrolizy, których optimum działania mieści się w pH kwaśnym. Wśród ok. 50 dotychczas zidentyfikowanych enzymów lizosomowych można wyróżnić trzy główne grupy:

• esterazy, działające na różnego typu wiązania estrowe

• glikozydazy, rozkładające wiązania glikozydowe w wielocukrach i proteoglikanach

- peptydazy, rozszczepiające wiązania peptydowe w białkach i peptydach. Jak wynika z powyższego zestawienia, wewnątrz lizosomów istnieją systemy zdolne do trawienia wszystkich podstawowych składników komórki: białek, lipidów, kwasów nukleinowych i wielocukrów.

Powstawanie lizosomów

Enzymy lizosomowe syntetyzowane są na rybosomach związanych z szorstką siateczką śródplazmatyczną i wprowadzane są do jej wnętrza podczas trwania translacji. We wnętrzu siateczki podlegają glikozylacji, po czym transportowane są pęcherzykami do aparatu Golgiego. upakowanie w pęcherzyki hydrolazowe.

Znaczenie lizosomów

Lizosomy reprezentują błonowy przedział trawienny, w którym związki wielkocząsteczkowe rozkładane są na składniki proste ponownie wykorzystywane przez komórkę. Uczestniczą zatem w przebudowie struktur komórkowych podczas wzrostu i różnicowania sie komórek, w destrukcji komórek zużytych (degeneracji), rozkładaniu materiału pobranego z zewnątrz, zwłaszcza podczas fagocytozy. W szczególnych przypadkach enzymy lizosomowe mogą być wydalane poza komórkę i brać udział w trawieniu składników otaczających tkanek (resorbcja kości, implantacja blastocysty w błonie śluzowej macicy, procesy zapalne, naciekanie nowotworów).

Mitochondria

W mikroskopie elektronowym stwierdzono, że każde mitochondrium otoczone jest dwiema błonami biologicznymi: zewnętrzną i wewnętrzną.

Pomiędzy obiema błonami znajduje się przestrzeń międzybłonowa, a wnętrze mitochondrium wypełnia macierz (matriks).

Wewnętrzna błona mitochondrialna ma powierzchnię większą niż błona zewnętrzna i wpukla się do środka mitochondrium w postaci grzebieni (cristae). Grzebienie te mogą mieć kształt blaszek (lamelli) i wtedy mitochondrium określa się jako blaszkowate, bądź też kształt rurek (tubul) i mitochondrium nazywa się wtedy rurkowatym (tubularnym). Stopień pofałdowania błony wewnętrznej wzrasta w miarę nasilania się aktywności oddechowej komórki.

Najważniejsze układy białkowe tej błony stanowią kompleksy wchodzące w skład łańcucha transportu elektronów (p. dalej), przy czym markerem jest oksydaza cytochromowa.

Grzybki mitochondrialne i oksydatywna fosforylacja. Na preparatach mikroskopowo-elektronowych barwionych negatywowo zaobserwowano uszypułowane struktury wysterczające z błony wewnętrznej w kierunku macierzy. Struktury te noszą nazwę grzybków mitochondrialnych i składają się z kulistej główki o śr. 10 nm, szyjki wysokiej na 5 nm oraz podstawki, która stanowi fragment błony wewnętrznej.

W błonie wewnętrznej, w pobliżu podstawki grzybka zlokalizowane są elementy łańcucha transportu elektronów (inaczej łańcucha oddechowego), składającego się z trzech dużych kompleksów enzymatycznych (dehydrogenazy NADH, cytochromów b-c₁, oraz oksydazy cytochromowej) pomiędzy którymi krążą dwa mniejsze przenośniki elektronów (ubichinon i cytochrom c). Elektrony, pobrane wraz z H⁺ od NADH wytworzonego w cyklu Krebsa przenoszone są od wyższego poziomu energetycznego do niższego (tj. w kierunku od ujemnego do dodatniego potencjału oksydo-redukcyjnego) czemu towarzyszy uwalnianie energii. Energia ta zostaje wykorzystana do pompowania protonów (H⁺) poprzez błonę wewnętrzną w kierunku od macierzy do przestrzeni międzybłonowej i wytworzenia gradientu chemicznego (różnicy stężeń) jonów H⁺ po obu stronach tej błony.

W grzybkach mitochondrialnych znajduje się kompleks syntazy ATP (F₀-F₁ ATPaza), złożony z kanału wodorowego (czynnik F₀ - szypuła grzybka), oraz obszaru enzymatycznego (F₁ - główka grzybka). Otwarcie kanału umożliwia zgodny z gradientem przepływ jonów H⁺ w pobliże główki grzybka, gdzie energia tego przepływu zostaje wykorzystana do przyłączenia grupy fosforanowej do ADP, z wytworzeniem ATP. Ten ostatni proces nosi nazwę oksydatywnej fosforylacji. Wytworzony ATP trasportowany jest do cytoplazmy (na zasadzie antyportu z ADP) gdzie w miarę potrzeby zachodzi jego hydroliza i uwolnienie zmagazynowanej energii.

Energia zawarta w gradiencie protonowym błony wewnętrznej może być również wykorzystana do aktywnego transportu różnych substancji w stronę macierzy mitochondrialnej (np. nadmiaru jonów Ca²⁺ z cytozolu, fosforanu do syntezy ATP, pirogronianu jako substratu do cyklu Krebsa), a także do wbudowywania białek do mitochondriów (p.dalej).

Przestrzeń międzybłonowa i macierz mitochondrialna

Przestrzeń międzybłonowa daje się zuważyć tylko w okresie nasilonej fosforylacji oksydatywnej, jest natomiast praktycznie niedostrzegalna w mitochondriach mało aktywnych. Ze względu na nieselektywną przepuszczalność błony zewnęwtrznej, zawartość przestrzeni międzybłonowej różni się od składu cytozolu tylko brakiem dużych cząsteczek białkowych. W niektórych miejscach (tzw. miejsca kontaktowe) błony zewnętrzna i wewnętrzna stykają się ze sobą, co umożliwia import do mitochondriów białek syntetyzowanych w cytoplazmie (p. dalej). Marker enzymatyczny przestrzeni stanowi kinaza adenilanowa.

Macierz mitochondrialna zawiera widoczne ciałka gęste (skupiające lipoproteiny oraz złogi fosforanów wapniowych i magnezowych), rybosomy mitochondrialne (o stałej sedymentacji 55 S), nici mitochondrialnego DNA (cząsteczki pętlowe, pozbawione histonów). W jej skład wchodzą ponadto enzymy cyklu Krebsa oraz enzymy uczestniczące w ß-oksydacji krótkich kwasów tłuszczowych. W macierzy mitochondrialnej znajdują się też wszystkie elementy niezbędne dla replikacji DNA, jego transkrypcji i translacji (tRNA, mRNA, odpowiednie enzymy). Enzymem markerowym macierzy jest dehydrogenaza izocytrynianowa.

Biogeneza mitochondriów

Obecność odrębnego aparatu genetycznego (DNA, rybosomów, enzymów związanych z transkrypcją i translacją) sugeruje niezależność mitochondriów od genomu jądrowego. W rzeczywistości jednak mitochondria są zdolne do samodzielnej syntezy tylko 13 białek błony wewnętrznej. Pozostałe białka mitochondrialne syntetyzowane są na rybosomach cytoplazmatycznych pod kontrolą chromatyny jądrowej i wprowadzane do mitochondriów posttranslacyjnie. Odpowiednie sekwencje sygnałowe na końcu aminowym tych białek są rozpoznawane przez receptory w błonie zewnętrznej mitochondriów, co poprzedza przemieszczenie białek przez białkowe kompleksy translokacyjne zlokalizowane w miejscach kontaktu z błoną wewnętrzną. Tak wprowadzone białka mogą zostać zakotwiczone w błonie zewnętrznej, lub też przedostać się do macierzy mitochondrialnej, a z niej do błony wewnętrznej i przestrzeni międzybłonowej. W tych dwóch ostatnich przypadkach białko zostaje wyposażone w dodatkowe sygnały skierowujące.

Obecność śladowych ilości własnego aparatu genetycznego tłumaczy się pochodzeniem mitochondriów od bakterii, które przed ok. miliardem lat stały się symbiontami pierwotnych komórek eukariotycznych.

Peroksysomy

Są to pęcherzyki o rozmiarach znajdujących się na granicy zdolności rozdzielczej mikroskopu optycznego (0,1-1 μm). Szczególnie duże i liczne peroksysomy występują w komórkach wątrobowych oraz w komórkach kanalika proksymalnego nefronu. W mikroskopie elektronowym niekiedy dostrzega się kanaliki łączące peroksysomy ze sobą w sieć pęcherzykowo-kanalikową. Od innych struktur błoniastych w komórce peroksysomy odróżnia się wykazując obecność enzymu markerowego: katalazy. Oprócz niej peroksysomy zawierają zestaw oksydaz, m.in: moczanową, D-aminokwasów, hydroksykwasów, a także enzymy związane z ß-oksydacją kwasów tłuszczowych. Swoją nazwę peroksysomy zawdzięczają nadtlenkowi wodoru (ang. hydrogen peroxide), który wytwarzany jest przy udziale oksydaz i rozkładany przy udziale katalazy.

Zarówno enzymy peroksysomowe, jak i składniki ich błony syntetyzowane są na wolnych rybosomach i podobnie jak białka mitochondrialne wbudowywane posttranslacyjnie. W wyniku tego błona otaczająca peroksysomy różni się swoim składem od innych błon w komórce i nie podlega fuzji z nimi.

W peroksysomach u wielu zwierząt występuje parakrystaliczny rdzeń, zbudowany z oksydazy moczanowej. W komórkach człowieka brak tego enzymu, a peroksysomy nie zawierają rdzenia.

Rola peroksysomów w komórce polega na:

- rozkładaniu przez katalazę toksycznego dla komórek nadtlenku wodoru,

- utlenianiu szeregu substratów, m.in. pochodnych puryn.

- ß-oksydacji kwasów tłuszczowych (o długich łańcuchach),

- syntezie niektórych lipidow (eterolipidów)

- współudziale w metabolizmie cholesterolu i kwasów żółciowych.

Centriole, cytoszkielet i podstawy zjawisk ruchowych w komórce

Centriole

Po zastosowaniu specjalnego barwienia (np. hematoksyliną żelazistą), centriole dostrzegalne są pod mikroskopem optycznym w postaci dwóch ziarenek, które leżą w części środkowej komórki i razem z otaczającym je jasnym obszarem cytoplazmy tworzą tzw. cytocentrum.

Centriole oglądane w mikroskopie elektronowym są strukturami kształtu walca o długości 0,25-2 μm i średnicy 0,1-0,2 μm. Ściany tego walca utworzone są z mikrotubul, ułożonych po trzy (triplety) i regularnie rozmieszczonych na obwodzie w sposób przypominający układ łopatek w turbinie (pod kątem w stosunku do płaszczyzny stycznej do powierzchni walca). Triplety te są powiązane ze sobą za pomocą mostków białkowych odchodzących w regularnych odstępach od mikrotubul brzeżnych, a do środka centrioli skierowane są promieniste "szprychy", zawierające białko wiążące Ca²⁺ - prawdopodobnie centrynę. Mikrotubule zbudowane są z form A i B białka tubuliny (p. dalej), podczas gdy materiał otaczający centriole (okołocentriolarny) zawiera unikalną tubulinę G. W niektórych komórkach (leukocytach), po stronie zewnętrznej cylindra znajdują się globularne kompleksy białkowe nazywane satelitami.

Centriole stanowią ośrodki organizacji mikrotubul zarówno cytoplazmatycznych (p. dalej), jak i mikrotubul wchodzących w skład struktur osiowych (aksonemy) witek i migawek. W tym ostatnim przypadku centriole noszą nazwę ciałek podstawnych. W fazie przygotowania komórki do podziału (po rozpoczęciu syntezy DNA) centriole ulegają podwojeniu, a centriole pochodne pojawiają się jako cylindry złożone z 9-ciu pojedynczych mikrotubul zorientowanych prostopadle do centrioli macierzystych.

Mikrotubule

Występują w komórce w kilku formach: jako trwałe elementy budulcowe centrioli, ciałek podstawnych, witek i migawek, względnie trwałe mikrotubule wypustek neuronów (neurotubule), oraz nietrwałe mikrotubule cytoplazmatyczne (wliczając w to mikrotubule wrzeciona podziałowego).

Wszystkie mikrotubule są rurkami o średnicy 25 nm i długości zależnej od ich lokalizacji. Ściany tych rurek utworzone są z globularnych białek - tubuliny A i B. Białka te o m.cz. zbliżonej do 50 kD, tworzą dimery, które na drodze polimeryzacji łączą się w sznury zwane protofilamentami. Boczna agregacja takich sznurów prowadzi do wytworzenia płaszczyzny, która zamykając się tworzy ścianę rurki. Pełny obwód wolnych mikrotubul cytoplazmatycznych stanowi 13 protofilamentów, tam jednak, gdzie mikrotubule przylegają do siebie tworząc triplety (w centriolach) lub dublety (w aksonemie migawek i witek), ściany kolejnych mikrotubul są niekompletne i zbudowane tylko z 11 protofilamentów.

Proces powstawania mikrotubul rozpoczyna się w obszarze tubuliny G, w pobliżu centrioli, który to rejon nosi nazwę centrum organizacji mikrotubul (MTOC, ang. microtubule organizing centre). Polimeryzacji mikrotubul sprzyja wysokie stężenie wolnej tubuliny w cytoplazmie, spadek poziomu jonów Ca²⁺, nade wszystko zaś dostępność GTP, odpowiedzialnego za wiązanie kolejnych dimerów. Zwolnienie tempa dobudowywania nowych cząsteczek tubuliny jest równoznaczne z początkiem rozpadu mikrotubuli. Każda z mikrotubul cytoplazmatycznych może zatem istnieć jedynie w fazie wzrastania, albo skracania się. Ponieważ dynamika wymiany dimerów nie jest jednakowa na obu końcach mikrotubul, koniec, na którym dobudowywanie jest znacznie szybsze oznacza się "+", w odróżnieniu od końca "-", na którym przyłączanie cząstek zachodzi wolniej. W trakcie wzrostu mikrotubuli jej koniec "-" pozostaje zakotwiczony w centrum organizacji. Proces polimeryzacji mikrotubuli może zostać zahamowany podaniem z zewnątrz tzw. trucizn mikrotubul (kolchicyny, winblastyny, winkrystyny), w efekcie czego znikają w komórce mikrotubule cytoplazmatyczne (a zwłaszcza mikrotubule wrzeciona podziałowego), natomiast żadnym zmianom nie podlegają mikrotubule migawek i witek.

Mikrotubulom towarzyszą białka dodatkowe, związane z nimi czynnościowo: wysokocząsteczkowe MAPs (ang. microtubule-associated proteins, czyli białka związane z mikrotubulami), oraz niskocząsteczkowe tau, które pośredniczą w wiązaniu się mikrotubul między sobą oraz z innymi elementami cytoszkieletu. Szczególne znaczenie przypada dwom grupom białek o charakterze mechanoenzymów tj. dyneinom i kinezynom. Są to białka zbudowane z dwóch długich i dwóch krótkich łańcuchów peptydowych tworzących dwie "główki" połączone ruchomo z długim "ogonkiem". Dzięki temu, że białka te wykazują aktywność ATP-azową, mogą wykorzystywać energię uzyskaną z hydrolizy ATP do zmiany swego kształtu (zgięcia "główki" w stosunku do "ogonka"), czemu towarzyszy przeniesienie punktu przyczepu główki do mikrotubuli w inne miejsce. W ten sposób białka te mogą "kroczyć" wzdłuż mikrotubul, w kierunku ich końca "+" (kinezyny), lub "-" (dyneiny). Kroczenie dyneiny wzdłuż dubletów mikrotubul stanowi podstawę ruchu migawek lub witek. Natomiast przyłączenie się dowolnych struktur (pęcherzyków, ziarn wydzielniczych, lub błon przedziałów wewnątrzkomórkowych) na końcu "ogonka" każdego z tych białek umożliwia wewnątrzkomórkowy transport tych elementów.

Mikrofilamenty

Są to struktury włókienkowe o grubośći 6 nm i różnej długości zbudowane z białka aktyny. Białko to występuje w cytoplazmie w postaci dimerów, o kształcie zbliżonym do cyfry 8, zbudowanych z aktyny G (nazwa pochodzi od globularnego kształtu monomerów). W wyniku polimeryzacji dimerów, aktyna G przechodzi w aktynę F (od słowa filament) która tworzy mikrofilamenty.

Mikrofilament aktynowy ma formę łańcucha złożonego ze spiralnie skręconych dimerów, co w negatywowo barwionych obrazach mikroskopowo-elektronowych imituje dwa splecione sznurki korali. Podobnie jak mikrotubule, mikrofilamenty również mogą występować w komórce jako struktury trwałe (rusztowanie mikrokosmków, sieć krańcowa pod powierzchnią komórek walcowatych, mikrofilamenty obecne w połączeniach międzykomórkowych) oraz pojawiające się okresowo (podczas podziału cytoplazmy, przyczepiania się komórek do podłoża lub ich ruchu pełzakowatego). W obwodowej części cytoplazmy, pod błoną komórkową znajduje sie zwykle sieć krótkich filamentów aktynowych tworzących tzw. korę cytoplazmy. Bodźce zewnętrzne rejestrowane przez błonę komórkową mogą przenosić się na sieć aktynową bezpośrednio przez białka szkieletu błonowego, albo przy udziale białek sygnalizacyjnych G i powodować jej reorganizację.

Procesy polimeryzacji i depolimeryzacji mikrofilamentów zachodzą kolejno po sobie, z wyraźną przewagą dobudowywania cząsteczek aktyny na jednym końcu filamentu określanym jako biegun "+". Przy określonym stężeniu wolnej aktyny w otoczeniu, ustala się równowaga pomiędzy szybkością dobudowywania aktyny na jednym końcu i jej odłączania na drugim końcu filamentu, co wyraża się utrzymywaniem jego niezmiennej długości, przy stale postępującej wymianie cząsteczek aktynowych. Przemieszczanie się tych cząsteczek wzdłuż filamentu określa się terminem "dreptanie".

Polimeryzację mikrofilamentów stymulują: wysokie stężenie aktyny G oraz wysoki poziomu ATP. Może ona być hamowana albo przyspieszana przez odpowiednie białka cytoplazmatyczne. Na proces tworzenia lub dezintegracji mikrofilamentów można również wpływać działając odpowiednimi truciznami (np. cytochalazyna B sprzyja depolimeryzacji, a falloidyna nadmiernej polimeryzacji).

Układ mikrofilamentów w cytoplazmie determinowany jest przez białka łączące się z aktyną, które mogą wiązać filamenty w pęczki (α-aktynina, fimbryna), bądź promować tworzenie się krzyżujących sieci (filamina). Równolegle powiązane mikrofilamenty usztywniają mikrokosmki w brzeżkach szczoteczkowych, a także uczestniczą w kontaktach komórek między sobą i z podłożem.

Współdziałanie mikrofilamentów aktynowych z grupą mechanoenzymów - miozynami warunkuje zjawiska ruchowe towarzyszące cytokinezie, pełzaniu komórek, fagocytozie, a także transportowi wewnątrzkomórkowemu ziarnistości wydzielniczych.

Podstawy interakcji aktyny z miozyną II, stanowiącej istotę skurczu mięśni prążkowanych zostały opisane w rozdziale. W komórkach niemięśniowych wiązanie miozyny z aktyną przebiega podobnie i towarzyszy mu również zmiana konformacyjna w tej ostatniej, związana z hydrolizą ATP. W komórkach niemięśniowych miozyna nie tworzy jednak stałych mikrofilamentów lecz mogą one pojawiać się doraźnie w ilościach i rozmiarach znacznie mniejszych niż w komórkach mięśniowych, tworząc tzw. mikrosarkomery. Ujawnianie się takich miofilamentów uzależnione jest od wzrostu poziomu jonów Ca²⁺, które za pośrednictwem wiążącej je kalmoduliny indukują fosforylację łańcuchów lekkich miozyny (przy udziale odpowiedniej kinazy. Fosforylacja ta zmienia konformację spoczynkową miozyny II w tej sposób, że możliwa staje się zarówno boczna agregacja cząsteczek miozynowych w mikrofilament, jak i wiązanie z aktyną.

Drugą cechą komórek niemięśniowych jest występowanie w nich dodatkowo tzw. miozyny I, albo minimiozyny, która występuje w postaci monomerów, posiada tylko jedną globularną "główkę" i bardzo krótki "ogonek". Miozyna I nigdy nie tworzy filamentów, lecz dzięki temu, że jej "ogonek" ma zdolność przyłączania sie do różnych błon w komórce, umożliwia ona transport pęcherzyków (a także całych przedziałów błoniastych) wzdłuż mikrofilamentów aktynowych, z którymi reaguje "główka".

Ruch komórek

Najżywszy ruch cechuje komórki takie jak plemniki, których witka umożliwia poruszanie się pod prąd strumienia płynu. Zasada ruchu witki jest taka sama jak w przypadku ruchu migawek na powierzchni komórek. boczne zgięcie zarówno witki jak i migawki wynika z przemieszczania się dyneiny wzdłuż obwodowych mikrotubul w kierunku dystalnym (końca “+”) raz po jednej, raz po drugiej stronie struktury osiowej. Efektywność ruchu plemnika zwiększona jest dodatkowo przez udział grubych włókien, w których zidentyfikowano specyficzne dla plemnika białka kurczliwe.

Wiele komórek w organizmie dojrzałym (i niemal wszystkie w organizmie embrionalnym) wykazuje zdolność do ruchu pełzakowatego. Ruch taki wymaga kontaktu komórek z podłożem o konsystencji stałej (np. włóknami substancji międzykomórkowej) i wykorzystuje reorganizację filamentów aktynowych, lub ich współdziałanie z miozynami. Lokalna polimeryzacja aktyny leży u podstaw tworzenia na wiodącym końcu komórki dwojakiego rodzaju wypustek: wąskich, nitkowatych o nazwie filipodia lub szerokich w formie płacht nazywanych lamellipodia. Towarzyszy temu depolimeryzacja sieci filamentów korowych powodująca upłynnienie cytoplazmy, która wlewa się do szerokich wypustek. W części komórki pozostającej z tyłu miozyna II reaguje z pęczkami filamentów aktynowych i wywołuje skurcz, w trakcie którego cytoplazma przemieszcza się do przodu.

Ruch pelzakowaty komórek może być nieukierunkowany (przypadkowy), lub też skierowany w stronę określonych bodźców. W ustroju komórki najczęściej migrują w kierunku produktów metabolizmu bakterii, rozpadłych tkanek, lub określonych czynników wydzielanych przez inne komórki - cytokin . Ruch indukowany przez bodźce chemiczne określany jest jako chemotaksja i jak każdy ruch ukierunkowany wymaga dodatkowego udziału mikrotubul, które wytyczają kierunek przemieszczania się cytoplazmy.

Wszystkie zjawiska ruchowe wymagają jonów Ca²⁺ jak o sygnału inicjującego.

Filamenty pośrednie

Są to struktury włókienkowe o średnicy 10 nm, występujące zarówno na terenie jądra komórkowego, jak i cytoplazmy. Filamenty pośrednie jądra to wspomniane już laminy A i B obecne pod otoczką jądrową komórek wszystkich typów. Filamenty pośrednie cytoplazmy zbudowane są natomiast z białek, których skład różni się w zależności od rodzaju tkanki, z której wywodzą się komórki

Wszystkie białka filamentów pośrednich reprezentują cząsteczki o kształcie wydłużonych włókienek. Takie monomery podlegają bocznej agregacji do dimerów, których równoległy układ z końcami NH₂ i COOH zwróconymi przeciwstawnie daje tetramery. Dzięki schodkowatemu przesunięciu dimerów wobec siebie w tetramerach pozostaja wolne odcinki umożliwiające "zazębienie" się następnych jednostek. Ostateczne filamenty pośrednie powstają przez spiralne ułożenie 8 tetramerów. Filamenty keratynowe z reguły zawierają cytokeratyny I i II, nie wiążą natomiast żadnych białek z pozostałych grup. W filamentach z rodziny wimentyny i filamentach neuronów możliwe jest współwystępowanie dowolnych białek z obu tych grup, co prowadzi do znacznego zróżnicowania składu filamentów pośrednich.

Dzięki swojej strukturze przypominającej plecioną linę, filamenty pośrednie wyróżniają się od innych elementów cytoszkieletu swoją elastycznością; poddają się odkształceniom, a po ustaniu działającej siły powracają do formy poprzedniej. W zależności od rodzaju tworzących je białek tworzą różne układy przestrzenne: pęczków kierujących się w stronę obwodu komórki (keratyny), luźnych sieci zlokalizowanych głównie wokół jądra (wimentyny), bądź równoległych pasm w długich wypustkach (neurofilamenty). Filamenty pośrednie nie wykazują biegunowości i raz spolimeryzowane stanowią najbardziej trwały element cytoszkieletu. Ich ewentualny demontaż wymaga chemicznej modyfikacji białek filamentów (np. fosforylacji).

Filamenty pośrednie biorą udział w utrzymaniu kształtu komórek, wzmacniają je mechanicznie i odpowiadają za usytuowanie różnych struktur komórkowych w określonym miejscu. Poprzez łączenie się z mikrotubulami a także z białkami błony komórkowej filamenty pośrednie mogą stabilizować calość cytoszkieletu.

Znajomość typu filamentów pośrednich charakteryzujących określone tkanki znalazła praktyczne wykorzystanie w diagnostyce nisko wyróżnicowanych nowotworów, chociaż obecnie już wiadomo, że w niektórych komórkach mogą współistnieć filamenty więcej niż jednego rodzaju.

Inne składniki cytoplazmy

Oprócz wyżej opisanych struktur, w cytoplazmie mogą się jeszcze znajdować materiały zapasowe: lipidy i glikogen (zaliczane dawniej do tzw. wtrętów komórkowych).

Lipidy występują w postaci kropel. W rutynowych preparatach (parafinowych lub celoidynowych), miejsca po lipidach wypłukanych przez rozpuszczalniki organiczne są puste, co nadaje cytoplaźmie charakter "piankowaty". Krople lipidowe nie są otoczone błoną, co zapewnia łatwą dostępność zawartych w nich składników. Stanowią formę zmagazynowania materiału wysokoenergetycznego przeznaczonego do późniejszego wykorzystania (w komórkach jajowych, wątrobowych), a w szczególnym przypadku komórek tłuszczowych zlewają się w jedną kroplę wypełniającą całe ich wnętrze. Zwiększenie ilości kropel znamionuje niekiedy początek procesów degeneracyjnych (np. w komórkach ciałka żółtego) lub stanowi oznakę uszkodzenia komórek (np. wątrobowych).

Glikogen występuje w postaci ziarenek, wielkości 25-30 nm, które w przypadku ich większej ilości można wykazać w mikroskopie optycznym za pomocą reakcji PAS. W mikroskopie elektronowym ziarenka glikogenu obserwuje się w postaci charakterystycznych skupisk zwanych rozetami. Najczęściej lokalizują się one w pobliżu kalciosomów magazynujących jony Ca²⁺, które są niezbędne dla aktywacji enzymów uczestniczących w przemianach glikogenu.

Dla płynnej części cytoplazmy, w której zawieszone są wszystkie opisane struktury i materiały zapasowe biochemicy zaproponowali nazwę cytozol. Stanowi ona wysoce skoncentrowany roztwór makromolekuł, wśród których znajdują się m.in. lokalnie działające enzymy, białka wędrujące do różnych przedziałów komórki, monomery elementów cytoszkieletu, oraz białka szoku termicznego (HSP - heat shock proteins), których zadaniem jest zabezpieczenie prawidłowej konformacji innych białek.

Wykład nr 2. TKANKA NABŁONKOWA, TYPY NABŁONKÓW WYSTĘPUJĄCYCH W W NIEKTÓRYCH NARZĄDACH

Każda tkanka składa się z komórek o zbliżonej charakterystyce strukturalnej i funkcjonalnej i z wyprodukowanej przez nie substancji międzykomórkowej. Najbardziej charakterystyczną cechą tkanki nabłonkowej jest ścisłe przyleganie do siebie tworzących ją komórek, pomiędzy którymi występują jedynie śladowe ilości substancji międzykomórkowej.

Zespoły komórek nabłonkowych tworzą dwa zasadnicze rodzaje struktur: wyściółki nabłonkowe i gruczoły. Wyściółki nabłonkowe pokrywają zewnętrzne i wewnętrzne powierzchnie organizmu, kontaktujące się (bezpośrednio lub pośrednio) ze środowiskiem zewnętrznym (skóra, spojówki i rogówka, drogi pokarmowe, oddechowe, moczowe i rozrodcze) oraz z płynami ustrojowymi (naczynia krwionośne i limfatyczne, jamy ciała). Gruczoły są natomiast skupiskami komórek nabłonkowych, o zróżnicowanej wielkości i budowie, wyspecjalizowanymi do pełnienia funkcji wydzielniczej.

Komórki nabłonkowe w większości cechują się polaryzacją, czyli biegunowością ich błony komórkowej,

a niekiedy także organizacji wewnętrznej. Można w nich z reguły wyróżnić dwie odmienne pod względem

morfologicznym i funkcjonalnym powierzchnie: (1) przyszczytową (wolną) oraz (2) boczną i przypodstawną.

Klasyfikacja nabłonków

Klasyfikacja nabłonków oparta jest na dwóch kryteriach: ilości warstw komórek nabłonkowych i ich kształcie. Zgodnie z pierwszym kryterium wyróżniamy nabłonki jednowarstwowe i wielowarstwowe, a zgodnie z drugim płaskie, sześcienne i walcowate. Charakterystyka typu nabłonka powinna uwzględniać oba te kryteria. W przypadku nabłonków wielowarstwowych, w których występują komórki o zróżnicowanych kształtach, nazwa nabłonka zawsze pochodzi od kształtu komórek warstwy powierzchniowej. Poniższa tabela zestawia typy nabłonków występujących u człowieka.

Zestawienie typów, funkcji i lokalizacji nabłonków

====================================================================================

Typ nabłonka Główne Lokalizacja (np.)

funkcje

====================================================================================

jednowarstwowy płaski barierowa naczynia (śródbłonek), pęcherzyki płucne (pneumocyty),

kanaliki pośrednie nerki, jamy ciała (mezotelium)

jednowarstwowy sześcienny barierowa, resorbcyjna, kanaliki nerkowe, gruczoły,

wydzielnicza nabłonek powierzchniowy soczewki i jajnika

jednowarstwowy walcowaty barierowa, resorbcyjna, cewa pokarmowa, drogi żółciowe i rozrodcze, gruczoły

wieloszeregowy pokrywowo-ochronna,drogi oddechowe, kanał najądrza, kubki smakowe, wydzielnicza, zmysłowa obszary receptoryczne ucha wewn.

wielowarstwowy płaski pokrywowo-ochronna skóra (rogowaciejący), jama ustna, gardło, przełyk,

odbyt, pochwa, rogówka

wielowarstwowy sześcienny pokrywowo-ochronna przewody wyprowadzające gruczołów potowych

wielowarstwowy walcowaty pokrywowo-ochronna nagłośnia, wpust, odbyt), cewka moczowa, przewody dużych gruczołów, spojówka.

przejściowy (urotelium) pokrywowo-ochronna drogi moczowe

======================================================================

Dwa spośród wymienionych tu nabłonków wymagają krótkiego komentarza.

Nabłonek wieloszeregowy (rzekomo-wielowarstwowy) jest odmianą nabłonka jednowarstwowego walcowatego, w którym występuje kilka typów komórek różniących się wysokością. Ponieważ wszystkie komórki mają podstawy na tej samej wysokości (przylegają do blaszki podstawnej, p. dalej), ich jądra komórkowe - w zależności od wysokości komórki i położenia w niej jądra - leżą w nabłonku na różnych poziomach, stwarzając na pierwszy rzut oka wrażenie wielowarstwowości nabłonka.

Nabłonek przejściowy występujący w drogach moczowych (urotelium) jest specjalną odmianą nabłonka wieloszeregowego. Nabłonek ten charakteryzuje się wyjątkową rozciągliwością - zapewnia ciągłą wyściółkę pęcherza moczowego, którego wewnętrzna powierzchnia może przy maksymalnym wypełnieniu moczem powiększyć się w stosunku do pęcherza obkurczonego nawet 4-krotnie. Powierzchniową warstwę stanowią specyficzne komórki baldaszkowate -o zmodyfikowanej, pogrubiałej i usztywnionej przyszczytowej błonie komórkowej. Stanowi ona barierę chroniącą nabłonek i położone poniżej tkanki przed bezpośrednim wpływem kwaśnego i hiperosmotycznego moczu.

Funkcje nabłonków

Nabłonki spełniają wyjątkowo szeroki i różnorodny wachlarz funkcji. Należą tu:

• funkcja pokrywowo ochronna: ochrona głębiej położonych tkanek przed uszkodzeniami mechanicznymi, chemicznymi i termicznymi (np. naskórek, nabłonek jamy ustnej).

• funkcja resorbcyjna: wchłanianie (zazwyczaj ze światła wewnętrznego przewodu) różnych substancji (np. nabłonek jelitowy, nabłonek kanalików nerkowych).

- funkcja wydzielnicza: produkcja i wydzielanie różnych substancji (np. gruczoły, wyściółka nabłonkowa żołądka).

- funkcja barierowa: regulacja transportu różnych substancji poprzez warstwę nabłonkową.

- funkcja zmysłowa: odbiór bodźców ze środowiska zewnętrznego (np. kubki smakowe, komórki receptorowe ucha wewnętrznego).

Zróżnicowania przyszczytowej (wolnej) powierzchni komórek nabłonkowych

Powierzchnia komórki nabłonkowej kontaktująca się ze środowiskiem zewnętrznym może być zaopatrzona

w 3 rodzaje struktur: mikrokosmki i migawki.

Mikrokosmki. są palczastymi wypustkami cytoplazmy pokrytymi błoną komórkową. Mogą występować pojedynczo lub w nieregularnych skupiskach na powierzchni komórek wszystkich tkanek, natomiast w niektórych nabłonkach (nabłonek jelitowy, kanaliki proksymalne nerki) tworzą one tzw. brzeżek szczoteczkowy. Brzeżek szczoteczkowy ok. 30-krotnie zwielokrotnia wolną powierzchnię nabłonka, co zwiększa jego możliwości resorbcyjne.

Migawki (rzęski) są to wypustki cytoplazmy komórek obdarzone zdolnością ruchu. W formie brzeżka migawkowego spotykamy je na powierzchni nabłonka dróg oddechowych, w komórkach innych nabłonków mogą występować pojedynczo lub w niewielkich grupach. Pojedyncza migawka pokryta jest błoną komórkową i zawiera wewnątrz wiązkę mikrotubul, które na przekroju poprzecznym wykazują charakterystyczny układ: na obwodzie rozmieszczonych jest 9 par (dubletów) mikrotubul, a w środku biegną 2 oddzielne mikrotubule centralne. Odpowiednio zsynchronizowane ruchy par mikrotubul powodują ruch całej migawki. Synchronizacja ruchu całego brzeżka migawkowego daje w efekcie "falę" uderzeń migawek przesuwającą się w określonym kierunku W ten sposób brzeżek migawkowy może np. przesuwać pokrywającą go warstwę śluzu wraz z przyklejonymi do niego tworami i na tej drodze usuwane są cząstki pyłu z dróg oddechowych (ruch migawek skierowany jest do jamy gardłowej).

Zróżnicowania bocznych powierzchni komórek nabłonkowych

W nabłonkach jednowarstwowych komórki stykają się ze sobą tylko bocznymi powierzchniami. W tym rejonie sąsiadujące komórki tworzą w niektórych nabłonkach zazębiające się palczasto wypustki, w innych powierzchnia styku

jest względnie równa. Stałym elementem bocznych powierzchni komórek nabłonkowych są połączenia

międzykomórkowe, których zadaniem jest mechaniczne powiązanie sąsiadujących komórek (połączenia

mechaniczne), uszczelnienie przestrzeni międzykomórkowej (połączenia ścisłe lub barierowe), przekazywanie jonów i substancji niskocząsteczkowych z komórki do komórk (połączenia komunikacyjne).

Zróżnicowania przypodstawnej powierzchni komórek nabłonkowych

Przypodstawne powierzchnie komórek w nabłonkach jednowarstwowych oraz komórek najniższej warstwy w nabłonkach wielowarstwowych przylegają zawsze do blaszki podstawnej, czyli sąsiadują z substancją

międzykomórkową. Mogą tu występować specjalne połączenia mechaniczne komórek z tą substancją zbudowane wg podobnej zasady, jak mechaniczne połączenia międzykomórkowe. W niektórych nabłonkach (przewody wyprowadzające ślinianek, kanaliki nerkowe) przypodstawna część komórki wytwarza - dzięki wpukleniom błony komórkowej - regularne wypustki układające się pionowo, lub też przeplatające się z analogicznymi wypustkami sąsiednich komórek. Leżące w tej części cytoplazmy mitochondria układają się w obrębie wypustek pionowo, niekiedy po kilka, co widoczne jest w mikroskopie optycznym w postaci pionowych prążków. Struktura ta nosi nazwę prążkowania przypodstawnego i funkcjonalnie związana jest ze szczególnie nasilonym transportem jonów.

Blaszka podstawna

Blaszka podstawna jest jedyną formą zorganizowanej substancji międzykomórkowej wyprodukowanej przez komórki nabłonkowe. Blaszki podstawne występują także w tkankach innych niż nabłonkowa, gdzie jednak otaczają całe komórki (kom. mięśniowe, tłuszczowe, kom. Schwanna). Są one zawsze wytworem komórek, do których przylegają. Blaszka podstawna służy nie tylko do przytwierdzenia związanych z nią komórek do podłoża. Determinuje ona również polarność komórek oraz bierze udział w procesach wymiany substancji pomiędzy komórkami a otoczeniem. Stanowi też barierę dla przechodzących przez nią komórek.

Typ nabłonka w układzie naczyniowym

Układ naczyń krwionośnych można podzielić na dwa obszary funkcjonalne: łożysko naczyń włosowatych, którego zadaniem jest wymiana gazów, substancji odżywczych i metabolitów pomiędzy krwią a tkankami oraz system naczyń tętniczych i żylnych stanowiący drogi transportu krwi pomiędzy sercem a łożyskiem naczyń włosowatych.

Naczynia krwionośne, w zależności od typu i kalibru, charakteryzują się zróżnicowaną budową ściany, zawsze jednak wysłane są nabłonkiem jednowarstwowym płaskim, tzw. śródbłonkiem.

Komórki śródbłonka ściśle do siebie przylegają i tworzą na wewnętrznej powierzchni naczynia typowy układ nabłonka jednowarstwowego płaskiego. Są to bardzo spłaszczone komórki o romboidalnym kształcie i wydłużonym jądrze skierowanym zgodnie z długą osią naczynia; w okolicy jądra występuje lokalne zgrubienie cytoplazmy. Cytoplazma jest dość bogata w organelle komórkowe, a strukturą najbardziej dla niej charakterystyczną są liczne pęcherzyki pinocytotyczne, niekiedy łączące się szeregowo w kanały, przechodzące przez całą grubość komórki. Na terenie naczyń włosowatych obserwuje się często w miejscu styku dwóch komórek śródbłonkowych pojedyncze lub podwójne fałdy cytoplazmatyczne prawdopodobnie ułatwiające przechodzenie leukocytów przez ścianę naczynia. Obecność ciągłej pokrywy śródbłonkowej jest niezbędnym warunkiem do utrzymania prawidłowego przepływu krwi przez naczynie: jej lokalne uszkodzenie - mechaniczne, chemiczne, czy też na skutek procesu chorobowego, np. zaawansowanej miażdżycy - prowadzące do zetknięcia się krwi z głębiej położonymi strukturami ściany naczynia (głównie z kolagenem) powoduje natychmiastową agregację płytek krwi w tym miejscu i zainicjowanie procesu krzepnięcia krwi.

Komórki śródbłonka wykazują bardzo znaczną aktywność metaboliczną: produkują i wydzielają elementy składowe błony podstawnej oraz cały szereg substancji biologicznie czynnych, m.in. substancje regulujące proces krzepnięcia krwi i regulujące napięcie ściany naczyniowej.

W naczyniach łożyska kapilarnego komórki śródbłonkowe kontrolują transport substancji wymienianych pomiędzy krwią a tkankami. Transport ten odbywa się przez szczeliny międzykomórkowe, okienka, pęcherzyki pinocytotyczne oraz tworzone przez nie kanały. Pinocytoza obserwowana w komórkach śródbłonkowych jest o tyle szczególna, że pęcherzyki pinocytotyczne nie łączą się z lizosomami, lecz przewędrowują do przeciwległej powierzchni komórki i ulegają tam egzocytozie (transcytoza).

W naczyniach łożyska kapilarnego komórki śródbłonkowe kontrolują transport substancji wymienianych pomiędzy krwią a tkankami. Transport ten odbywa się przez szczeliny międzykomórkowe, okienka, pęcherzyki pinocytotyczne oraz tworzone przez nie kanały. Pinocytoza obserwowana w komórkach śródbłonkowych jest o tyle szczególna, że pęcherzyki pinocytotyczne nie łączą się z lizosomami, lecz przewędrowują do przeciwległej powierzchni komórki i ulegają tam egzocytozie (transcytoza).

Typy nabłonka w układzie oddechowym

Układ oddechowy można pod względem funkcjonalnym podzielić na dwa odcinki: drogi oddechowe doprowadzające powietrze do pęcherzyków płucnych (jama nosowo-gardłowa wraz z zatokami, krtań, tchawica, drzewo oskrzelowe) oraz pęcherzyki płucne będące terenem wymiany gazowej.

Nabłonek dróg oddechowych

Drogi oddechowe - z wyjątkiem błony węchowej i oskrzelików - pokryte są nabłonkiem wieloszeregowym

Nabłonek ten określany jest mianem nabłonka dróg oddechowych. Buduje go kilka rodzajów komórek:

- komórki z brzeżkiem migawkowym są zdecydowanie najliczniejsze. Powierzchnia ich zaopatrzona jest w gęsto obok siebie ułożone migawki, których zsynchronizowany ruch przesuwa śluz wraz z zaadsorbowanymi na nim cząsteczkami pyłu. W obrębie zatok ruch ten skierowany jest do jamy nosowej, a w jamie nosowej, krtani i drzewie oskrzelowym ku jamie gardłowej, gdzie zanieczyszczenia wraz z zlepiającym je śluzem są połykane lub odkrztuszane. Komórki te odpowiadają zatem za proces samooczyszczania dróg oddechowych.

- komórki kubkowe, drugie co do liczebności produkują i wydzielają śluz, który pokrywa powierzchnię wewnętrzną dróg oddechowych.

Oprócz nich w nabłonku oddechowym występują m.in. komórki niezróżnicowane (stanowiące pulę regeneracyjną nabłonka dróg oddechowych), komórki dokrewne (produkujące hormony peptydowe) oraz komórki uczestniczące w dpowiedzi immunologicznej.

Pęcherzyki płucne

Każdy pęcherzyk posiada własną, bardzo cienką ścianę i opleciony jest gęstą siecią naczyń włosowatych.

Ściana pęcherzyka płucnego zbudowana jest z jednowarstwowej wyściółki nabłonkowej odgraniczonej od zewnątrz błoną podstawną. W skład nabłonka oddechowego człowieka wchodzą 2 typy komórek określane mianem pneumocytów

- Pneumocyty I typu wyścielają ponad 90% wewnętrznej powierzchni pęcherzyków płucnych i odpowiedzialne są za wymianę gazową. Są to bardzo spłaszczone, szeroko rozpostarte komórki, posiadające nieco grubszą warstwę cytoplazmy tylko w okolicy przyjądrowej (tam też zgrupowane są nieliczne organelle komórkowe). Pozostała część cytoplazmy rozpostarta jest na znacznej powierzchni w postaci bardzo cienkiej blaszki. Przez nią dokonuje się wymiana gazowa pomiędzy powietrzem zawartym w pęcherzyku a krwią przepływającą przez przylegające do ściany pęcherzyka naczynie włosowate. Oddzielająca wnętrze pęcherzyka od wnętrza kapilary bariera powietrze-krew składa się z 3 pokładów: (1) cienkiej warstwy cytoplazmy pneumocyta typu I pokrytej surfaktantem (p. dalej), (2) zespolonych ze sobą błon podstawnych pęcherzyka i kapilary oraz (3) cytoplazmy komórek śródbłonka naczynia włosowatego. U człowieka bariera ta ma przeciętną grubość ok. 0.5 - 1 μm.

Pneumocyty II typu zlokalizowane są przeważnie w rejonach pęcherzyka nie kontaktujących się z naczyniami włosowatymi. Są to duże, owalne komórki zawierające w cytoplaźmie bogaty zestaw organelli, nadający im wyraźny charakter komórki wydzielniczej. Produkują i wydzielają do światła pęcherzyka czynnik aktywny powierzchniowo (surfaktant), wyścielający całą wewnętrzną powierzchnię pęcherzyka płucnego. Surfaktant zmniejsza napięcie powierzchniowe pęcherzyka i zapobiega zapadaniu się i sklejaniu jego ścian.

Typy nabłonka w układzie pokarmowym

Błona śluzowa jamy ustnej

Błona śluzowa pokrywająca wewnętrzną powierzchnię warg, policzków, dna jamy ustnej i podniebienia wysłana jest nabłonkiem wielowarstwowym płaskim. W przeważającej części jest to nabłonek nierogowaciejący, choć ślady rogowacenia można dostrzec na powierzchni dziąseł a podniebienie twarde jest silnie zrogowaciałe.

Cewa pokarmowa

W skład cewy pokarmowej wchodzi przełyk, żołądek, jelito cienkie i jelito grube. Przełyk (wraz z jamą ustną i gardłową) zalicza się jeszcze do tzw. części przewodniej układu pokarmowego, natomiast pozostałe odcinki cewy stanowią jej część trawiącą. Cewa pokarmowa wyścielona jest błoną śluzową pokrytą nabłonkiem. Pokrywa nabłonkowa cewy pokarmowej pełni bardzo zróżnicowane funkcje: pokrywowo-ochronną, resorbcyjną i wydzielniczą. Można tu wyodrębnić 3 obszary: nabłonek przełyku, nabłonek żołądka i nabłonek jelitowy. Nabłonek jest oddzielony od blaszki właściwej błoną podstawną.

Błona śluzowa przełyku wyścielona jest nabłonkiem wielowarstwowym płaskim, tylko sporadycznie wykazującym nieznaczne objawy rogowacenia. Jego powierzchnia pokryta jest wydzieliną gruczołów zlokalizowanych w niższych warstwach błony śluzowej i podśluzowej.

Błona śluzowa żołądka pokryta jest nabłonkiem jednowarstwowym walcowatym zbudowany z jednakowych,

wysokich komórek walcowatych produkujących wydzielinę śluzową. Obojętny, nierozpuszczalny śluz produkowany przez te komórki pokrywa ciągłą warstwą nabłonek i chroni błonę śluzową żołądka przed uszkodzeniem przez silnie kwaśny sok żołądkowy. Z uwagi na swą wybitną aktywność wydzielniczą, nabłonek śluzówki żołądka określany jest mianem powierzchni gruczołowej.

Błona śluzowa jelita cienkiego i grubego tworzy wpuklenia nabłonka jelitowego (gruczoły jelitowe), wyścielone nabłonkiem jelitowym, w jelicie cienkim występują ponadto uwypuklenia błony śluzowej pokryte nabłonkiem jelitowym tzw. kosmki jelitowe.

Nabłonek jelitowy utworzony jest przez pojedynczą warstwę kilku typów komórek walcowatych. Najliczniejszą populację komórek w nabłonku jelitowym stanowią

• enterocyty - komórki odpowiedzialne za końcowe etapy trawienia i wchłanianie treści pokarmowej zawartej w jelicie. Na swej powierzchni posiadają wyraźny brzeżek szczoteczkowy pokryty grubym glikokaliksem, 30-krotnie zwiększający powierzchnię resorbcyjną jelita, oraz

• komórki kubkowe, produkujące śluz są identyczne z komórkami kubkowymi występującymi w nabłonku dróg

oddechowych

Pozostałe typy komórek to m.in.komórki wykazujące zdolność do fagocytozy bakterii i jednokomórkowych pasożytów oraz komórki dokrewne. Szczególną pulę stanowią komórki niezróżnicowane, zlokalizowane głównie w dolnym odcinku gruczołów jelitowych. Z uwagi na dużą dynamikę nabłonka jelitowego (przeciętny czas życia enterocyta: 2-5 dni) i jego szybkie złuszczanie, komórki niezróżnicowane dzielą się intensywnie i stale przesuwają ku górze, różnicując się w enterocyty oraz komórki kubkowe i zastępując tam komórki złuszczone.

Typy nabłonka w układzie moczowym

W skład układu moczowego wchodzą parzyste nerki i moczowody oraz pęcherz moczowy i cewka moczowa. Podstawowym procesem zachodzącym w nerkach jest oczyszczanie krwi z produktów przemiany materii i obcych substancji, które wydalone zostają wraz z moczem. W związku z wytwarzaniem moczu, nerki biorą udział w utrzymaniu odpowiedniego poziomu wody i elektrolitów w organiźmie oraz jego równowagi kwasowo-zasadowej. Na przekroju nerki wyróżnia się makroskopowo korę oraz rdzeń. Jednostkę strukturalną i czynnościową nerki stanowi nefron, przy czym jedna nerka ludzka zawiera ok. 10⁶ nefronów.

Nefron jest to pojedynczy kanalik nabłonkowy o zróżnicowanej odcinkowo budowie, na terenie którego zachodzi zarówno wytwarzanie pramoczu, jak i jego przemiana w mocz ostateczny. Każdy nefron rozpoczyna się w korze nerki, w złożonej strukturze zwanej ciałkiem nerkowym . Kolejne odcinki nefronu biegną od kory do rdzenia nerki i z powrotem, przyjmując na zmianę formę kanalika krętego lub prostego. Ze względu na odmienną budowę histologiczną i czynność w nefronie wyróżnia się: kanalik proksymalny (tj.odcinek najbliższy ciałka nerkowego), kanalik pośredni (odcinek środkowy) oraz kanalik dystalny (odcinek końcowy). Kanaliki dystalne z poszczególnych nefronów uchodzą do cewek zbiorczych, kierujących się w stronę kielichów nerkowych. Kanalik pośredni i kanalik dystalny tworzą pętlę Henlego. Pętla ma kształt wydłużonej litery U, sięga na różną głębokość do rdzenia, po czym zawraca, by skończyć się w okolicy wyjścia

Ciałko nerkowe jest kulistym tworem, złożony z torebki Bowmana i kłębuszka naczyniowego. Torebka Bowmana stanowi początkowy, rozszerzony odcinek nefronu i składa się z warstwy ściennej oraz trzewnej. Wartwa ścienna zbudowana jest z nabłonka jednowarstwowego płaskiego, spoczywającego na błonie podstawnej, otaczającej całe ciałko nerkowe. Warstwę trzewną, która pokrywa naczynia kłębuszka stanowią szczególne komórki nabłonkowe zwane podocytami. Komórki te posiadają wypustki spoczywające na błonie podstawnej naczynia włosowatego i tworzą ciągły mankiet, który je obejmuje. Pomiędzy obiema warstwami torebki Bowmana mieści się przestrzeń śródtorebkowa, do której przesącza się pramocz.

Kłębuszek naczyniowy utworzony jest z kilkudziesięciu pętli naczyń włosowatych. Pory obecne w ścianie komórek śródbłonkowych umożliwiają masywny przepływ składników płynnych krwi z wykluczeniem elementów morfotycznych. Komórki śródbłonkowe spoczywają na grubej błonie podstawnej ograniczającej przepływ substancji

wielkocząsteczkowych. Wymienione elementy ściany naczyń włosowatych kłębuszka: komórki śródbłonkowe z porami, błona podstawna oraz zasłonięte przeponkami szczeliny pomiędzy wypustkami podocytów stanowią barierę filtracyjną nerki. Przesączony przez tę barierę płyn różni się od osocza krwi brakiem większości białek i stanowi pramocz.

W ciałku nerkowym wyróżnia się dwa bieguny

- biegun naczyniowy - miejsce wejścia tętniczki doprowadzającej oraz wyjścia mniejszej od niej tętniczki

odprowadzającej. Ta pierwsza rozpada się na kapilary kłębuszka, które łącząc się w tętniczkę odprowadzającą

tworzą sieć dziwną tętniczo-tętniczą.

• biegun moczowy (kanalikowy), w którym od ciałka nerkowego odchodzi kanalik proksymalny. Kanalik proksymalny wysłany jest nabłonkiem jednowarstwowym sześciennym. Komórki posiadają na powierzchni brzeżek szczoteczkowy oraz prążkowanie przypodstawne u ich podstawy. Obecność brzeżka szczoteczkowego wskazuje na intensywną funkcję resorbcyjną komórek, a obecność prążkowania przypodstawnego związana jest z koniecznością dostarczenia energii dla pracy pompy sodowo-potasowej, stanowiącej najważniejsze białko integralne błony komórkowej w tej okolicy.

W kanaliku proksymalnym następuje resorbcja zwrotna 80% wody z pramoczu. W kanaliku tym zachodzi także całkowite wchłanianie glukozy, aminokwasów i witamin, niskocząsteczkowych białek, kwasów żółciowych, związków toksycznych oraz niektórych antybiotyków (co stanowi przyczynę uszkodzenia nerek w trakcie ich stosowania). Komórki kanalika proksymalnego wykazują również aktywność wydzielniczą. Jej przykładem jest wydalanie do pramoczu organicznych pochodnych jodu stosowanych w diagnostyce rentgenowskiej oraz substancji takich jak kreatynina i kwas para-aminohipurowy (PAH), stosowanych w badaniach czynnościowych nerek.

Kanalik pośredni (część cienka pętli Henlego) stanowi kolejny odcinek nefronu. Ściana kanalika zbudowana jest z komórek nabłonka jednowarstwowego płaskiego, których jądra wpuklają się do światła kanalika. Cytoplazma komórek wyposażona jest w nieliczne organelle. Boczne granice komórek są pozazębiane. Ściana kanalika pośredniego w części zlokalizowanej na ramieniu zstępującym pętli jest przepuszczalna dla wody, natomiast nieprzepuszczalna dla jonów sodowych i chlorkowych. Ze względu na koncentrację NaCl i mocznika w otaczającej kanaliki tkance śródmiąższowej , woda odciągana jest z pramoczu, co prowadzi do jego zagęszczenia. Siłę napędową dla transportu wody z ramienia zstępującego stanowią elektrolity uwalniane poprzez ścianę ramienia wstępującego,

Kanalik dystalny zbudowany jest z nabłonka jednowarstwowego sześciennego.

W podstawnej części komórek kanalika dystalnego występuje prążkowanie przypodstawne. Na górnej powierzchni komórek występują nieliczne tylko mikrokosmki, brak jest natomiast brzeżka szczoteczkowego. W przeciwieństwie do komórek tworzących pozostałe odcinki nefronu, komórki kanalika dystalnego połączone są ze sobą w sposób ścisły za pomocą stref zamykających, co czyni ścianę tego kanalika słabo przepuszczalną dla wody. Na terenie części prostej kanalika dystalnego następuje aktywny transport Cl^- i Na⁺, oba te jony przemieszczają się ze światła kanalika do miąższu rdzenia nerki. Efektem tego jest spadek ciśnienia osmotycznego pramoczu i wzrost stężenia chlorku sodu w przestrzeni okołokanalikowej. Kanalika dystalnego stanowi ostatni odcinek nefronu, po przejściu którego pramocz zmienia się w mocz ostateczny.

Cewki zbiorcze zbierają mocz z kanalików dystalnych nefronu i doprowadzają do kielichów nerkowych. Wyścielone sa nabłonkiem jednowarstwowym, którego komórki zmieniają stopniowo kształt od sześciennego do walcowatego w miarę zbliżania się do miedniczki nerkowej. Komórki cewek zbiorczych połączone są ze sobą połączeniami ścisłymi, które praktycznie uniemożliwiają transport wody. Ściana tych cewek staje się jednak

przepuszczalna dla wody pod wpływem hormonu antydiuretycznego. co umożliwia masywny przepływ wody przez te komórki wywołany wysokim stężeniem elektrolitów wokół cewek, co prowadzi do ostatecznego zagęszczenia moczu.

Drogi wyprowadzające mocz rozpoczynają się na terenie nerki kielichami nerkowymi, które łączą się z miedniczką nerkową, przechodzącą w moczowód. Parzyste moczowody doprowadzają mocz do pęchęrza moczowego gdzie jest magazynowany, po czym wydalany za pośrednictwem cewki moczowej. Wyścielone są błoną śluzową pokrytą charakterystycznym dla tych narządów nabłonkiem przejściowym .

Typ nabłonka w skórze

Skóra pokrywa zewnętrzną powierzchnię ciała, chroni organizm przed inwazją pasożytów i drobnoustrojów, ogranicza ekspozycję na czynniki chemiczne oraz chroni przed działaniem szkodliwych czynników fizycznych, takich jak uszkadzające komórki promienie nadfioletowe, które są pochłaniane przez melaninę czy ultradźwięki, które mogą powodować oparzenia, uczestniczy w regulacji temperatury i równowagi wodno-elektrolitowej, a także współdziała w syntezie witaminy D3. Zbudowana jest z dwóch tkanek: tkanki nabłonkowej i łącznej. Tkanka nabłonkowa tworzy naskórek pokrywający powierzchnię skóry oraz wpukla się w głąb w postaci dodatkowych tworów skórnych (gruczołów i korzeni włosów). Tkanka łączna buduje skórę właściwą, a także tkankę podskórną, która jednakże nie w każdym miejscu jest obecna.

Naskórek stanowi nabłonek wielowarstwowy płaski rogowaciejący, w skład którego wchodzą komórki nabłonkowe zwane keratynocytami, oraz znacznie mniej liczne komórki reprezentujące element napływowy: melanocyty, komórki Langerhansa i komórki Merkla. Grubość naskórka jest niejednakowa w różnych rejonach skóry i waha się od ok. 0,1 mm na powierzchni tułowia do ok. 1 mm na dłoniach i podeszwach.

Keratynocyty są to komórki nabłonkowe podlegające procesowi keratynizacji, czyli rogowacenia. Proces ten ma charakter genetycznie zaprogramowanych zmian degeneracyjnych, w wyniku których żywe początkowo komórki zamienione zostają w martwe płytki rogowe, ulegające złuszczaniu. Ubytek komórek na powierzchni, sięgający 15 g na dobę, uzupełniany jest dzięki podziałom komórek macierzystych zlokalizowanych w najgłębszej warstwie naskórka. W miarę przesuwania się ku górze komórki różnicują się, czego wyrazem jest utrata zdolności do podziału, zmiana kształtu oraz wytwarzanie określonych składników w cytoplaźmie. Komórki z warstw najwyższych degenerują i obumierają. Cały cykl przemian keratynocyta, począwszy od komórki dzielącej się do martwej, złuszczającej się płytki trwa zależnie od grubości naskórka od 2-4 tygodni.

Inne komórki naskórka to:

- komórki barwnikowe (melanocyty), zlokalizowane w obrębie warstwy podstawnej naskórka, zawierające barwnik - melaninę. W komórkach warstw podstawnej i kolczystej melanina gromadzi się ponad jądrami, osłaniając w sposób szczególny zawarty w nich DNA przed promieniowaniem UV. Gęstość rozmieszczenia melanocytów w naskórku zależy od okolicy skóry, natomiast tempo produkcji melaniny uwarunkowana jest rasowo.

• komórki Langerhansa, wychwytujące antygeny skórne

- komórki Merkla stanowiące prawdopodobnie swoiste receptory czucia w naskórku.

Gruczoły skórne.

Należą do nich gruczoły potowe, łojowe i zapachowe. Za zmodyfikowany gruczoł skórny uważa się również gruczoł mleczny .

Gruczoły potowe, których wydzielina służy głównie regulacji temperatury ciała, w mniejszym stopniu wydalaniu produktów przemiany materii (mocznika).

Gruczoły łojowe, których wydzielina wyprowadzana do mieszka włosowego natłuszcza skórę, utrudnia penetrację bakterii oraz wywiera słabe działanie bakterio- i grzybostatyczne.

Gruczoły zapachowe, wydzielające gęstą wydzielinę, która w wyniku działania bakterii przekształca się w substancję o charakterystycznym zapachu.

Wykład nr 3. Tkanka łączna, krew, szpik

Tkanka łączna właściwa

Jak sama nazwa wskazuje tkanka ta łączy, utrzymuje i podpiera inne tkanki ustroju. Jej możliwości mechaniczne wynikają z obfitości i właściwości fizycznych istoty międzykomórkowej - cechy wyróżniającej tkankę łączną od innych tkanek ustroju. Drugim składnikiem tej tkanki są komórki; ich czynność warunkuje powstawanie istoty międzykomórkowej i decyduje o mechanizmach obronnych ustroju. Komórki tkanki łącznej mogą gromadzić substancje zapasowe (lipidy) i wytwarzać liczne mediatory regulujące czynność innych komórek.

Istnieje wiele odmian tkanki łącznej, które różnią się budową i przystosowane są do pełnienia różnych funkcji. Wyspecjalizowanymi odmianami tkanki łącznej są chrząstka, kość i krew.

Istota międzykomórkowa - składa się z dwóch zasadniczych elementów: włókien oraz istoty podstawowej.

Włókna tkanki łącznej

Klasyczna histologia wyróżnia trzy rodzaje włókien: kolagenowe, srebrochłonne oraz sprężyste (elastyczne). Różnią się one grubością, właściwościami mechanicznymi, składem chemicznym oraz barwliwością.

Włókna kolagenowe - są bardzo odporne na rozciąganie (rozciągają się najwyżej o ok. 5%) i wytrzymałe na rozerwanie. Zbudowane są z kolagenu, którego układ powoduje występowanie charakterystcznego prążkowania poprzecznego.

Zdolność do syntezy kolagenu posiada wiele komórek różnych tkanek, ale głównym producentem tego białka są fibroblasty tkanki łącznej właściwej oraz ich odpowiedniki w innych odmianach tkanki łącznej (chondroblasty i osteoblasty tkanek podporowych, odontoblasty miazgi zęba).

Włókna srebrochłonne. Nazywane są również kratkowymi lub siateczkowymi

(retikulinowymi). Nazwy pochodzą od zdolności do impregnacji solami srebra (na kolor czarny) oraz od tendencji tworzenia układów krat względnie gęstych sieci, które stanowią podporę dla delikatnych struktur, takich jak zespoły komórek a nawet pojedyncze komórki.

Włókna sprężyste (elastyczne). Występują jako pojedyncze włókna, ułożone zwykle w sieci. Pojedyncze włókno sprężyste może zostać rozciągnięte o około 100% swej długości, po czym wraca siłami sprężystości do poprzedniego stanu - stąd włókna elastyczne występują w narządach poddawanych sprężystym odkształceniom: np. w naczyniach krwionośnych, zwłaszcza w tętnicach typu elastycznego, w ścianach pęcherzyków płucnych i oskrzeli, w chrząstce sprężystej; znaczne ich ilości spotyka się w skórze (szczególnie u osób młodych), a także w tkance łącznej wiotkiej. Stanowią podstawowy składnik więzadeł sprężystych (np. struny głosowe).

Substancja podstawowa (macierz)

Nazwą tą określamy bezstrukturalną (w obrazie mikroskopu optycznego) składową istoty międzykomórkowej. Substancję podstawową tworzą proteoglikany, które mogą tworzyć wielkocząsteczkowe agregaty. W macierzy występują ponadto tzw. białka niekolagenowe.

Komórki tkanki łącznej

W tkance łącznej występują: fibroblasty i ich spoczynkowe formy fibrocyty, makrofagi, komórki tuczne (mastocyty), komórki plazmatyczne (plazmocyty), komórki tłuszczowe (adipocyty), komórki mezenchymalne, a w niektórych typach tkanki łącznej dodatkowo komórki napływowe pochodzące bezpośrednio z krwi.

Fibroblasty są komórkami produkującymi składniki istoty międzykomórkowej (zarówno włókien jak i macierzy). Fibroblasty mają wypustki, z których dwie przeciwległe są szczególnie długie. Cytoplazma barwi się zasadochłonnie ze względu na obfitą siateczkę szorstką, silnie rozwinięty jest aparat Golgiego. Po zakończeniu produkcji składników istoty międzykomórkowej fibroblast traci wyposażenie związane z aktywną syntezą, a cytoplazma staje się kwasochłonna i bardzo słabo barwliwa, stąd w mikroskopie optycznym widoczne jest praktycznie tylko jądro komórki. Taką spoczynkową formę fibroblasta nazywamy fibrocytem.

Makrofagi - wywodzą się z monocytów, które po opuszczeniu krwi osiedlają się w tkance łącznej właściwej. Pod wpływem stymulacji aktywnie przemieszczają się w tkankach. Ruch makrofagów zależy od działania czynników chemotaktycznych (metabolity bakteryjne, produkty limfocytów, substancje uwalniane z rozpadłych komórek) i ma charakter ukierunkowany. Aktywowany makrofag wykazuje zwiększoną zdolność do fagocytozy oraz do syntezy i uwalniania mediatorów. Makrofagi tego typu zawierają większą ilość siateczki szorstkiej, mają silniej rozwinięty aparat Golgiego, a ponad wszystko bardziej rozbudowany system lizosomowy. Mikroskop elektronowy ujawniawnia ponadto liczne wypustki błony komórkowej (niespokojna powierzchnia), związane z procesami fagocytozy i ruchem komórki. Głównym zadaniem makrofagów jest udział w mechanizmach obronnych ustroju. Realizują to przez fagocytozę i trawienie pochłoniętych substancji oraz na drodze produkcji i wydzielania licznych biologicznie czynnych substancji wpływających na działanie innych komórek Pochłonięte cząstki mogą być kompletnie degradowane przy udziale kwaśnych hydrolaz lizosomowych, albo po częściowym przetworzeniu prezentowane limfocytom. Makrofagi dysponują ponadto mechanizmami zabijania bakterii, jakkolwiek słabiej rozwiniętymi niż w neutrofilach.

Komórki plazmatyczne (plazmocyty) - są to komórki regularnego, zazwyczaj owalnego kształtu, o gładkich obrysach. Posiadają okrągłe jądro z charakterystycznym układem heterochromatyny lokalizującej się obwodowo na kształt cyfr na tarczy zegara, oraz wybitnie zasadochłonną cytoplazmę. Mikroskop elektronowy ujawnia niezwykle silnie rozbudowaną siateczkę szorstką, co wraz z dobrze rozwiniętym aparatem Golgiego wskazuje, iż plazmocyt jest komórką wydzielniczą nastawioną na produkuję białka "na eksport". Jej produktem są immunoglobuliny (przeciwciała) które mają podstawowe znaczenie w zjawiskach odporności typu humoralnego. Prekursorami plazmocytów są limfocyty B, które przez kolejne stadia przechodzą w klasyczne plazmocyty.

Głównym miejscem występowania komórek plazmatycznych są narządy limfatyczne oraz blaszka właściwa błon śluzowych, zwłaszcza przewodu pokarmowego.

Komórki tuczne (mastocyty) - w ich cytoplaźmie występują wybitnie zasadochłonne, często przykrywające kuliste jądro. Mastocyty mają słabo wykształcone organelle z wyjątkiem aparatu Golgiego; ich błona komórkowa tworzy liczne mikrokosmki. Komórki te występują bardzo powszechnie, lokalizują się najczęściej w sąsiedztwie drobnych naczyń krwionośnych, szególnie w narządach stykających się ze środowiskiem zewnętrznym: w skórze, przewodzie pokarmowym, układzie oddechowym. Takie rozmieszenie mastocytów pozostaje w związku z ich główną rolą, jaką jest wywoływanie lokalnego stanu zapalnego w reakcji na obce substancje. Mastocyty realizują swe zadania poprzez produkcję licznych biologicznie aktywnych substancji, np.histaminy (zwiększa przepuszczalność naczyń i powoduje skurcz mięśni gładkich, z wyjątkiem krążenia obwodowego) , heparyny (hamującej krzepnięcie krwi) i czynnika aktywującego płytki.

Substancje uwolnione przez komórkę tuczną powodują poszerzenie i zwiększenie przepuszczalności drobnych naczyń krwionośnych, degradację składników istoty międzykomórkowej i napływ granulocytów, co wywołuje miejscowy stan zapalny. W przypadku masywnej degranulacji mastocytów reakcje mogą mieć charakter bardziej uogólniony i dotyczyć całych narządów (katar sienny, napady astmy, a nawet wstrząs powodujący w krańcowych przypadkach śmierć). Reakcje takie zachodzą u osób uczulonych na określone substancje (alergeny), noszą nazwę anafilaktycznych i należą do zjawisk obejmowanych ogólną nazwą alergii.

Odmiany tkanki łącznej

Tkanka łączna właściwa - jest najpowszechniejszym rodzajem tkanki łącznej, stąd jej nazwa. Cechą charakterystyczną jest przewaga istoty międzykomórkowej, której skład oraz wzajemne proporcje macierzy i włókien decydują o podziale na tkankę łączną wiotką (luźną) oraz tkankę łączną zbitą.

Tkanka łączna wiotka występuje bardzo powszechnie, wypełnia miejsca pomiędzy elementami tworzącymi narządy i tkanki, jest podstawowym budulcem błon surowiczych (krezka), dociera właściwie wszędzie tam, gdzie dochodzą rozgałęzienia naczyń krwionośnych. Posiada istotę międzykomórkową zbudowaną z obfitej, silnie uwodnionej macierzy w której są luźno rozrzucone pęczki włókien kolagenowych i sieci wókien sprężystych (zwłaszcza w rejonach poddawanych rozciąganiu). Występują w niej wszystkie typy komórek tkanki łącznej oraz elementy napływowe z krwi, a jej macierz pośredniczy w wymianie substancji między naczyniami i komórkami.

Tkanka łączna włóknista (zbita) - jest uboga w komórki, którymi są głównie fibrocyty, a w substancji międzykomórkowej włókna zdecydowanie dominują nad istotą podstawową. Pełni funkcje mechaniczne. W zależności od układu włókien może mieć charakter nieuporządkowany, względnie uporządkowany (regularny). Tkanka łączna włóknista znajduje się w miejscach narażonych na siły rozciągające o działaniu różnokierunkowym i tworzy główną masę skóry właściwej, torebki włókniste narządów, twardówkę gałki ocznej, a także rozścięgna oraz powięzie,

więzadła i ścięgna.

Tkanka łączna siateczkowa - tworzy ją delikatna sieć włókien srebrochłonnych, na których są rozpięte gwiaździste komórki, otaczające całkowicie włókna na kształt mankietów. Jakkolwiek wszystkie komórki mają podobny kształt, wyróżnia się wśród nich kilka rodzajów, różniących sie budową a zwłaszcza czynnością: komórki niezróżnicowane, fibrocyty, makrofagi oraz komórki uczestniczące wspólnie z makrofagami w indukcji odpowiedzi immunologicznej Tkanka ta występuje głównie w szpiku i narządach limfatycznych.

Tkanka tłuszczowa - tworzą ją głównie komórki, a istota międzykomórkowa jest bardzo uboga - co odbiega od typowego schematu budowy tkanki łącznej. Występuje w postaci tkanki tłuszczowej żółtej i brunatnej. Pierwsza z nich zbudowana jest z komórek tłuszczowych (adipocytów) typu jednopęcherzykowego, których głównym zadaniem jest magazynowanie tłuszczów, druga z adipocytów wielopęcherzykowych, które są generatorami ciepła.

Tkanka tłuszczowa żółta. Adipocyt jednopęcherzykowy jest dużą, kulistą komórką (średnica może przekraczać 100 μm). Jego wnętrze wypełnia prawie całkowicie pojedyncza (stąd nazwa) wakuola tłuszczowa, spychająca na obwód cytoplazmę i jądro, które ulega spłaszczeniu. Organelle komórkowe (głównie siateczka gładka i liczne mitochondria) rozmieszczone są obwodowo w rąbku cytoplazmy, a zwłaszcza w okolicy jądra, gdzie pas cytoplazmy jest nieco szerszy. Wakuola tłuszczowa nie jest otoczona błoną. Komórki tłuszczowe występują pojedynczo i w większych skupiskach otaczających naczynia na terenie tkanki łacznej wielu narządów, ale główna ich masa tworzy tkankę tłuszczową, stanowiącą podstawowy budulec tkanki podskórnej i torebek tłuszczowych niektórych narządów. W tkance tłuszczowej adipocyty są oplecione delikatnymi włóknami srebrochłonnymi i ściśle przylegają do siebie. Komórki tłuszczowe tworzą zraziki, zazwyczaj kształtu piramidowego, oddzielone od siebie tkanką łączną włóknistą, z którą wnikają naczynia krwionośne (tkanka tłuszczowa jest silnie unaczyniona). Adipocyty posiadają enzymy umożliwiające z jednej strony lipogenezę, a z drugiej lipolizę i uwalnianie powstałych produktów do naczyń.

Tkanka tłuszczowa brunatna - tworzą ją komórki o mniejszych rozmiarach (20-40 mm) i kulistym jądrze położonym bardziej centralnie. Ich cytoplazma (obfitsza niż w adipocytach tkanki żółtej) zawiera liczne wakuole tłuszczowe, stąd nazwa komórek: adipocyty wielopęcherzykowe. Tkanka tłuszczowa brunatna występuje zawsze w formie zrazików, jest bardzo silnie unaczyniona i unerwiona. Komórki tkanki tłuszczowej brunatnej reagują głównie na stres wywołany oziębieniem. Częściowe rozprzęgnięcie utleniania i fosforylacji w mitochondriach powoduje, iż znaczna część energii zamiast zmagazynowania w ATP uwalniana uwalniana jest

w formie ciepła.

TKANKI PODPOROWE

Są to wyspecjalizowane odmiany tkanki łącznej; należą do nich tkanka chrzęstna i kostna. Ich właściwości mechaniczne: sztywność (chrząstka), w połączeniu z twardością (kość), pozwalają ustrojowi zachować kształt, mimo grawitacji i działania sił mechanicznych. Kość stanowi ponadto magazyn niektórych pierwiastków o ważnej roli biologicznej i jest środowiskiem dla szpiku.

O różnicowaniu się mezenchymy w kierunku chrząstki lub kości decyduje ciśnienie parcjalne tlenu. Wysokie ciśnienie (obecność naczyń) promuje powstanie kości, niskie indukuje tworzenie chrząstki.

Chrząstka

Zbudowana jest z obfitej istoty międzykomórkowej (na którą składają się włókna i zżelifikowana istota podstawowa nadająca chrząstce charakterystyczną sztywność) oraz z komórek: chondrocytów, tkwiących w jamkach istoty podstawowej. Chrząstka nie zawiera naczyń, a substancje odżywcze muszą pokonywać często daleką drogę, od pokrywającej ją unaczynionej tkanki łącznej zwanej ochrzęstną, do leżących w głębi chondrocytów. Oprócz naczyń ochrzęstna zawiera komórki mezenchymalne różnicujące się w komórki chrząstkotwórcze, umożliwiające wzrost chrząstki przez dobudowę od zewnątrz (apozycję). Ochrzęstna nie występuje jedynie na chrząstce pokrywającej powierzchnie stawowe. Chociaż przenikanie substancji ułatwia obfita istota podstawowa, chrząstka należy do tkanek o bardzo niskim metaboliźmie.

Ze względu na rodzaj i ułożenie włókien oraz ilość i organizację macierzy wyróżniamy trzy typy chrząstki: szklistą, włóknistą i sprężystą.

Chrząstka szklista

U dorosłych buduje przymostkowe części żeber, usztywnia drogi oddechowe oraz pokrywa powierzchnie stawowe. W okresie embrionalnym zbudowane są z niej kości długie, które dzięki specyficznej zdolności tej tkanki do intensywnego wzrostu "od wewnątrz" (śródmiąższowego), mogą szybko powiększać swoje rozmiary. W okresie rozwojowym chrząstka pozostaje na granicy trzonów i nasad, co umożliwia dalszy wzrost kości na długość (do ok. 22 roku życia).

Istota międzykomórkowa chrząstki szklistej zbudowana jest z macierzy i włókien kolagenowych. Jakkolwiek sucha masa obu składowych jest podobna, to in vivo istota podstawowa, dzięki wybitnemu uwodnieniu, zajmuje objętość kilkadziesiąt razy większą.

Głównym składnikiem macierzy są agregaty proteoglikanów. Tworzą one przestrzenną sieć powiązaną z grubszym rusztowaniem włókien kolagenowych. Chrząstka szklista jest szczególnie wytrzymała na ściskanie. Oprócz roli mechanicznej macierz spełnia rolę pośrednika w wymianie substancji odżywczych między naczyniami ochrzęstnej a chondrocytami. .

Włókna kolagenowe chrząstki szklistej ułożone są w formie gęstej sieci (układ pilśniowy). Rozmieszczenie macierzy i włókien jest w chrząstce szklistej uporządkowane. Macierz skupia się wokół komórek w postaci kulistych obszarów barwiących się zasadochłonnie i noszących nazwę terytoriów chrzęstnych, względnie kul chondrynowych. Przestrzenie między nimi zawierają mniej macierzy, natomiast są znacznie bogatsze we włókna, stąd wiążą również barwniki kwaśne. Kule chondrynowe spoczywają niejako w koszyczkach utworzonych przez esowato przebiegające włókna (układ pudełkowy), co dodatkowo zwiększa odporność mechaniczną chrząstki.

Komórki chrzęstne (chondrocyty) znajdują się w jamkach leżących w centrum każdego terytorium chrzęstnego. Mogą występować pojedynczo, względnie po kilka jako tzw. grupa izogeniczna powstała przez podział jednej komórki Zawierają one silnie rozwinięty aparat Golgiego (zwłaszcza komórki aktywne, chondroblasty, syntetyzujące składniki istoty międzykomórkowej). Nawet w dojrzałej chrząstce substancja międzykomórkowa ulega ciągłej wymianie. Stąd chondrocyty stale produkują jej składniki oraz enzymy degradujące zarówno składniki macierzy jak i włókna.

Chrząstka sprężysta

Ogólną budową przypomina chrząstkę szklistą o słabiej rozwiniętych terytoriach chrzęstnych. Cechą, która ją wyróżnia, jest obecność sieci zbudowanej z licznych włókien sprężystych, tym grubszych i gęściej ułożonych, im chrząstka jest bardziej dojrzała (w rejonach centralnych, najdalszych od ochrzęstnej).

Chrząstka sprężysta występuje w uchu zewnętrznym (małżowina uszna, ściana kanału słuchowego zewnętrznego, trąbka słuchowa), w nagłośni, w ścianie małych oskrzeli, tworzy także niektóre chrząstki krtani.

Chrząstka włóknista

Zbudowana jest z grubych pęczków włókien kolagenowych (kolagen typu I), ułożonych równolegle, czym przypomina ścięgno; kolageny innych typów występują tylko w nieznacznej ilości. Powstaje jako tkanka łaczna zbita o układzie regularnym, której komórki przekształcają się w chondroblasty wytwarzające niewielką ilość macierzy typowej dla chrząstki. Kule chondrynowe są słabo wykształcone, a jamki wraz z komórkami są wydłużone i leżą zgodnie z przebiegiem włókien.

Chrząstka włóknista jest wytrzymała na rozrywanie. Występuje na przebiegu niektórych ścięgien w okolicy przyczepów kostnych, w niektórych stawach, w dyskach międzykręgowych oraz w spojeniu łonowym.

Tkanka kostna

Cechą wyróżniającą tkankę kostną od innych odmian tkanki łącznej jest występowanie w istocie międzykomórkowej składników nieorganicznych w formie kryształów. Dlatego zaliczamy ją do tkanek zmineralizowanych, zwanych także twardymi. Mimo dominacji istoty międzykomórkowej, tkanka kostna, w przeciwieństwie do chrząstki, wykazuje żywy metabolizm. Stanowi ona zasadniczy budulec kości (w rozumieniu anatomicznym).

Istota międzykomórkowa tkanki kostnej

Zbudowana jest ze składników organicznych (30-35% masy, objętościowo znacznie więcej) i fazy nieorganicznej (65-70% masy). Część organiczną tworzą włókna kolagenowe (90% składu) i macierz złożona z proteoglikanów i białek niekolagenowych. Faza nieorganiczna zbudowana jest głównie z fosforanów wapnia.

Istota międzykomórkowa grupuje się w blaszki - podstawowe jednostki strukturalne tkanki kostnej. Blaszka kostna zbudowana jest z cienkich włókien kolagenowych, wzajemnie przeplatających się ale nie tworzących pęczków i spojonych istotą podstawową. W istocie tej, a także w włóknach między fibryllami występują kryształy.

Komórki tkanki kostnej

. Osteoblasty są komórkami produkującymi składniki organiczne blaszek kostnych i uczestniczą w procesie ich mineralizacji. Jądro osteoblastów zawiera wyraźne jąderko a w zasadochłonnej cytoplaźmie występuje silnie rozwinięta siateczka szorstka i aparat Golgiego. Osteoblasty leżą na powierzchni zewnętrznej blaszek kostnych i łączą się wypustkami z osteocytami obecnymi w najbliżej położonych jamkach. Po wytworzeniu włókien i macierzy, którymi się obmurowywują, przechodzą w osteocyty, których organelle ulegają stopniowej redukcji.

Osteocyty stanowią podstawy typ komórek występujących w dojrzałej tkance kostnej. Zlokalizowane są w jamkach leżących w obrębie blaszek o luźnym utkaniu włokien, są spłaszczone i kształtem przypominają pestkę śliwki. Posiadają liczne wypustki, którymi kontaktują się z wypustkami komórek sąsiednich za pośrednictwem połączeń typu neksus. Wypustki osteocytów leżą w kanalikach kostnych przebijających blaszki i są otoczone cienkim mankietem niezmineralizowanej istoty międzykomórkowej.

Osteoklasty są dużymi komórkami zawierającymi kilka a nawet kilkadziesiąt jąder. Ich wyposażenie cytoplazmatyczne przypomina aktywną forme makrofaga, szczególnie liczne są pęcherzyki hydrolazowe i lizosomy.

Osteoblasty i osteoklasty uczestniczą w procesie kostnienia i przebudowy kości.

Typy tkanki kostnej

Wyróżniamy dwa zasadnicze typy dojrzałej (blaszkowatej) tkanki kostnej: kość zbitą, czyli haversjańską oraz kość gąbczastą, inaczej beleczkową.

Kość zbita. Tworzy trzony kości długich i stanowi zewnętrzną warstwę nasad oraz wszyskich kości płaskich. Większość blaszek kości zbitej układa się koncentrycznie wokół kanałów naczyniowych, tworząc osteony (systemy Haversa). Osteony ułożone są swą osią długą zgodnie z osią długą kości i mają postać walców o długości od kilku mm do 2-3 cm (zależnie od długości naczynia biegnącego w kanale). W jamkach zlokalizowane są osteocyty, a w kanalikach łączące je wypustki.

Oprócz blaszek systemowych tworzących osteony w kości zbitej występują:

- blaszki międzysystemowe, które wypełniają przestrzenie między osteonami i powstają w wyniku stale zachodzącej przebudowy kości; proces ten polega na niszczeniu jednych struktur (np. osteonów) i tworzeniu w ich miejsce nowych. Zapewnia to pulę łatwo dostępnych jonów wapniowych, które są mobilizowane przez osteocyty ze słabo zmineralizowanej, nowo utworzonej istoty międzykomórkowej,

- blaszki podstawowe zewnętrzne leżące w kilku pokładach pod okostną,

- blaszki podstawowe wewnętrzne otaczające kość od strony jamy szpikowej.

Kość zbita pokryta jest okostną. Stanowi ona ciągłą błonę, nie występuje jedynie w obrębie stawów. Okostna zbudowana jest ze zbitej tkanki łącznej, od której odchodzą włókna zakotwiczające okostną do kości, w warstwie wewnętrznej występują liczne naczynia i komórki macierzyste (osteogenne), które mogą różnicować się w osteoblasty.

Kość gąbczasta. Występuje w nasadach kości długich oraz tworzy śródkoście w kościach płaskich. Zbudowana jest z beleczek kostnych, utworzonych przez równolegle ułożone blaszki kostne, wraz z osteocytami. Grubość beleczek jest niewielka, stąd osteocyty są odżywiane poprzez kanaliki bezpośrednio od naczyń szpiku, który wypełnia przestrzenie między beleczkami. Beleczki są pokryte komórkami osteogennymi, względnie osteoblastami tworzącymi ciągłą warstwę. W miejscu jej przerwania dochodzi do natychmiastowej resorbcji kości.

Krew i powstawanie komórek krwi

Krew jest szczególną odmianą tkanki łącznej, posiadającą płynną istotę międzykomórkową. Krążąca po całym ustroju krew umożliwia transport substancji odżywczych, hormonów, tlenu oraz produktów zużycia. Za pośrednictwem krwi dokonuje się regulacja bilansu wodnego, jonowego, stabilizacja pH oraz termoregulacja. Elementy morfotyczne krwi (komórki) powstają w szpiku kostnym. Jedne (erytrocyty i płytki) nigdy (w warunkach prawidłowych) nie opuszczają krwi, dla innych (leukocyty) krew jest przede wszystkim środkiem transportu, doprowadzającym je do tkanek, gdzie pełnią swe funkcje.

Płynna istota międzykomórkowa (osocze) stanowi około 55% objętości krwi, pozostałe 45% (u kobiet nieco mniej) zajmują elementy morfotyczne; wartość ta nosi nazwę hematokrytu.

Osocze jest wodnym roztworem wielu substancji, z których większość stanowią białka (albuminy, globuliny, fibrynogen), dużo jest soli nieorganicznych; osocze zawiera ponadto aminokwasy, cukry, lipidy, witaminy. Dzięki białkom układu krzepnięcia ma zdolnośc przechodzenia w formę stałą.

Erytrocyty (krwinki czerwone) - są komórkami bezjądrzastymi, kształtu dwuwklęsłej soczewki o zaokrąglonych krawędziach. Ten niezwykły kształt powoduje, że erytrocyt ma dużą powierzchnię w stosunku do objętości, co ułatwia wymianę gazową.. Grupy krwi układu ABO zależą od specyficznych oligosacharydów na powierzchni komórki. Dojrzały erytrocyt nie zawiera organelli, jego wnętrze wypełnia koloidalny roztwór hemoglobiny, która ma zdolność odwracalnego wiązania tlenu. W warunkach wysokiego ciśnienia parcjalnego (w płucach) tlen jest w erytrocytach wiązany, a przy ciśnieniu niskim (w innych narządach) oddawany. W przeciwnym kierunku transportowany jest dwutlenek węgla .Czas przeżycia erytrocytów wynosi około 130 dni.

Leukocyty (krwinki białe) - są wszystkie komórkami jądrzastymi, a zasadniczym kryterium ich podziału na granulocyty i agranulocyty jest ilość i rodzaj ziarnistości występujących w cytoplaźmie. Agranulocyty zawierają wyłącznie ziarna nieswoiste (azurochłonne), natomiast w granulocytach występują dodatkowo liczne ziarnistości swoiste; ponadto jądra granulocytów są zazwyczaj segmentowane. Granulocyty mają bardzo ograniczoną zdolność syntezy białka, stąd nie dzielą się i mają krótki czas przeżycia, natomiast agranulocyty są zdolne do intensywnej syntezy białek, mogą ulegać różnicowaniu i podziałom, a okres ich przeżycia sięga miesięcy a nawet lat.

Granulocyty (leukocyty ziarniste)

Granulocyty obojętnochłonne (neutrofile) - jądro jest podzielone na segmenty

(zazwyczaj 2 do 4). Cytoplazma neutrofila jest uboga w organelle, na jej terenie występują liczne ziarnistości, których większośc barwi się lekko zasadochłonnie. Razem nadaje to komórce mieszaną, "neutrofilną" barwliwość. Ziarna pierwotne i wtórne zawierają szereg substancji biorących udział w zabijaniu drobnoustrojów, ziarna pierwotne zawierają ponadto typowy zestaw kwaśnych hydrolaz lizosomowych. Granulocyty obojętnochłonne stanowią pierwszą, nieswoistą linię obrony przed zakażeniem drobnoustrojami i są podstawowymi elementami ostrego stanu zapalnego. Ich możliwości obronne są związane ze szczególnymi przystosowaniami czynnościowymi. Należą do nich:

- fagocytoza drobnoustrojów

- zabijanie drobnoustrojów

- zdolność do ruchu

Granulocyty obojętnochłonne przebywają w krwi średnio kilkanaście godzin, po czym przechodzą do tkanki łącznej będącej właściwym terenem ich działania, gdzie żyją 2-3 dni. Okres ich życia zależy od aktywności.

Granulocyty kwasochłonne (eozynofile) - posiadają charakterystyczne dwupłatowe "okularowate" jądro, a w cytoplaźmie liczne ziarnistości: - ziarna swoiste zawierają białka oraz kwaśne hydrolazy. Pozostałe ziarna odpowiadające drobnym ziarnom nieswoistym. Eozynofile są komórkami fagocytującymi. Ich zdolność do fagoctozy bakterii jest znacznie mniejsza niż neutrofilów, ale wydajnie fagocytują kompleksy antygen-przeciwciało. Eozynofile są

wyspecjalizowane w zabijaniu wielokomórkowych organizmów, w tym zwłaszcza larw pasożytów. Eozynofile mają również (słabiej wyrażoną niż neutrofile) zdolność zabijania bakterii i komórek nowotworowych. Ze względu na modulowanie czynności mastocytów i produkcję niektórych mediatorów eozynofil odgrywa istotną rolę w przebiegu procesów alergicznych. Funkcje eozynofila tłumaczą wzrost ilości tych komórek w chorobach pasożytniczych (nawet do 90% leukocytów), oraz w stanach alergicznych.

Granulocyty zasadochłonne (bazofile) - jądro zazwyczaj nie jest podzielone, przysłonięte zasadochłonnymi ziarnistościami, wykazującymi podobną barwliwość, strukturę i zawartość jak ziarna mastocytów. Jakkolwiek granulocyty zasadochłonne i mastocyty posiadają odrębne komórki prekursorowe, to ich funkcje są identyczne.

Agranulocyty (leukocyty bezziarniste):

Limfocyty - prawie cały limfocyt wypełnia kuliste, niekiedy lekko zaklęśnięte, silnie barwliwe jądro, które otacza wąski pas zasadochłonnej cytoplazmy. Limfocyty mogą zawierać nieliczne, dość duże ziarna azurochłonne. Są ubogie w organelle, a zasadochłonność ich cytoplazmy wynika z obecności licznych, zazwyczaj wolnych rybosomów. Komórki zaliczane do limfocytów na podstawie kryteriów czysto morfologicznych stanowią grupę bardzo zróżnicowaną czynnościowo. Ich właściwa klasyfikacja opiera się na identyfikacji receptorów i antygenów powierzchniowych. W oparciu o te kryteria wyróżnia się dwa zasadnicze rodzaje limfocytów: limfocyty T i limfocyty B.

Limfocyty T pochodzą z grasicy), w której szpikowe komórki prekursorowe ulegają odpowiedniemu różnicowaniu i dojrzewaniu. Są one odpowiedzialne za odporność typu komórkowego, a także pełnią pomocniczą rolę w odpowiedzi typu humoralnego Dzielą się na wiele rodzajów o odmiennej czynności (komórki pomocnicze, supresyjne, cytotoksyczne, pamięci).

Limfocyty B powstają w szpiku i są odpowiedzialne za odporność typu humoralnego, tzn. produkcję przeciwciał. Tworzone przeciwciała mogą pozostać w błonie limfocyta jako receptory immunoglobulinowe, względnie są wydzielane na zewnątrz (zwłaszcza po jego przekształceniu w komórkę plazmatyczną).

Limfocyty nie wykazujące cech ani limfocytów T ani limfocytów B są określane jako limfocyty zerowe. Są one zdolne do zabijania komórek zakażonych wirusami i komórek nowotworowych, noszą nazwę "zabójców" i "naturalnych zabójców" (komórki NK). Te ostatnie są dużymi limfocytami o dobrze rozbudowanych lizosomach. Niektóre limfocyty żyją tylko kilka dni, inne latami a może nawet przez całe życie (komórki pamięci). Mają zdolność do recyrkulacji (wielokrotnego opuszczania i powrotu do łożyska naczyniowego).

Monocyty. Są największymi elementami morfotycznymi krwi. Ich jądro, zazwyczaj kształtu nerkowatego posiada lużnieszą strukturę chromatyny niż jądra limfocytów, a dość obfita, lekko zasadochłonna cytoplazma zawiera liczne drobne ziarna azurochłonne. Mikroskop elektronowy ujawnia średnio rozwiniętą siateczkę szorstką, wolne rybosomy, dobrze rozwinięty aparat Golgiego umieszczony w rejonie zagłębienia jądra, a nade wszystko lizosomy, głównie pierwotne (odpowiednik ziarn azurochłonnych). Powierzchnia monocytów wykazuje obecność licznych palczastych wypustek.

Monocyty przebywają w krwi zaledwie 1-2 dni. Mają wybitne właściwości fagocytarne (choć słabsze od neutrofilów), ponadto mają zdolność produkcji i wydzielania wielu czynników związanych ze zjawiskami odporności. Swoje funkcie realizują w tkankach, gdzie przekształcają się w makrofagi.

Płytki krwi (trombocyty) - są otoczonymi błoną fragmentami cytoplazmy megakariocytów, komórek macierzystych leżących w szpiku. Mają owalny kształt i zawierają centralnie położony ziarnisty granulomer oraz obwodowo leżący, jaśniejszy hialomer. W mikroskopie elektronowym widoczny jest gruby glikokaliks, zawierający glikoproteidy pełniące funkcje receptorowe i uczestniczące w agregacji płytek. W obrębie granulomeru obecne są mitochondria, peroksysomy oraz ziarnistości zawierające m.in. ATP, jony wapnia) i kwaśne hydrolazy. Podstawowym zadaniem płytek jest zaczopowanie uszkodzonej ściany naczynia i zahamowanie krwawienia, poprzez indukcję tworzenia skrzepu. Kontakt płytek z odsłoniętym kolagenem powoduje ich przyleganie do podłoża i agregację. Kolejne płytki ulegają aktywacji, tak iż proces nabiera charakteru lawinowego. Końcowym etapem tego procesu jest enzymatyczne przekształcenie fibrynogenu we włóknik agregujący w mechanicznie odporną sieć.

Podział i wartości liczbowe elementów morfotycznych krwi

liczba w 1 mm3 % leukocytów

------------------------------------------------------------------------------------------------------

erytrocyty (krwinki czerwone) 4.5 - 5 mln.

leukocyty (krwinki białe) 5 - 8 tys.

- granulocyty: obojętnochłonne 55 - 65

kwasochłonne 2 - 4 zasadochłonne 0.5 - 1

- agranulocyty: limfocyty 25 - 35 - monocyty 4 - 8

trombocyty (płytki krwi) 200 - 300 tys.

Powstawanie krwinek (hemopoeza)

Ponieważ komórki krwi na ogół się nie dzielą i mają krótki czas przeżycia, muszą być ciągle produkowane. Miejscem ich powstawania jest szpik kostny będący głównym narządem hemopoetycznym. Jedynie limfocyty są tworzone w dużej mierze poza szpikiem (w narządach limfatycznych), lecz ich prekursory wywodzą się także ze szpiku.

Szpik kostny - występuje w jamach kości długich i przestrzeniach międzybeleczkowych kości gąbczastej. U osób dorosłych istnieją dwa rodzaje szpiku: żółty (nieaktywny), zbudowany głównie z komórek tłuszczowych i czerwony (aktywny, hemopoetyczny) zbudowany jest z obfitej sieci naczyń krwionośnych tworzących przedział naczyniowy i z tzw. sznurów hemopoetycznych, które wypełniają przestrzenie między naczyniami i budują przedział hemopoetyczny.

Przedział naczyniowy - występują w nim naczynia zatokowe szpiku, których ściana ścianę tworzą ściśle przylegające do siebie komórki śródbłonka typu okienkowatego, a jednocześnie brak jest błony podstawnej. Na zewnętrznej powierzchni naczynia, bezpośrednio na śródbłonku leży nieciągła warstwa komórek siateczki zwanych komórkami przydankowymi. Okienka wyścielającego ją śródbłonka mają zdolność przemieszczania się i zlewania w większe otwory (pory migracyjne) umożliwiające komórkom przejście bariery i osiągnięcie krwi. Por ulega następnie zamknięciu (zostaje rozproszony ponownie w okienka). Proces przechodzenia krwinek zachodzi wyłącznie w miejscach gdzie ściana zatoki nie ma osłony komórek przydankowych (stąd rola tych ostatnich w wyznaczaniu aktywnego obszaru bariery szpikowej).

Przedział hemopoetyczny. Tworzy go zrąb zbudowany z tkanki łącznej siateczkowatej oraz tkwiące w jego oczkach wolne komórki układu krwiotwórczego (wszystkich linii i stadiów rozwojowych). W skład zrębu wchodzą ponadto liczne makrofagi, a także mastocyty. Zespoły komórek hemopoetycznych układają się w szpiku według pewnego schematu: megakariocyty leżą w bezpośrednim kontakcie z zatokami i oddają płytki przez pory migracyjne bezpośrednio do krwi, również erytropoeza zachodzi w pobliżu naczyń, natomiast granulocyty, które mają zdolność do samodzielnego ruchu, powstają dalej od zatok, często w pobliżu tkanki kostnej.

Komórki krwiotwórcze wywodzą się z wieloczynnościowych hemopoetycznych komórek macierzystych pnia Komórki te dają dwie główne linie potomne: komórki macierzyste limfopoezy oraz komórki macierzyste mielopoezy. Komórki pierwszej z nich kontynuują swój rozwój również poza szpikiem, natomiast komórki macierzyste mielopoezy przechodzą cały cykl dojrzewania na terenie szpiku.

Komórki potomne reprezentują już oddzielne linie rozwojowe (komórki macierzyste jednoczynnościowe). Należą do nich :

- CFU-E; linia rozwojowa erytrocytów,

- CFU-GM; linia rozwojowa neutrofilów i monocytów,

- CFU-Eo; linia rozwojowa eozynofilów,

- CFU-Baz; linia rozwojowa bazofilów,

- CFU-Meg; linia rozwojowa megakariocytów.

Szereg rozwojowy erytrocytów (erytropoeza)

Pierwszą morfologicznie zdefiniowaną komórką szeregu jest proerytroblast. Cytoplazma jest silnie zasadochłonna, co związane jest z bogactwem wolnych rybosomów. Kuliste jądro zawiera równomiernie rozproszoną chromatynę i kilka jąderek W miarę dojrzewania kolejne formy zwane erytroblastami (zasadochłonnymi, wielobarwliwymi, kwasochłonnymi) stają się mniejsze a ich jądra bardziej zbite i pozbawione jąderek.

Erytroblasty zasadochłonne zawdzięczają wybitną barwliwość cytoplazmy dużej ilości wolnych rybosomów odpowiedzialnych za syntezę hemoglobiny.

Erytroblasty wielobarwliwe (polichromatofilne) posiadają cytoplazmę o zabarwieniu mieszanym: zasadochłonnym i kwasochłonnym, co wynika z narastania zawartości hemoglobiny barwiącej się się kwasochłonnie.

Erytroblasty kwasochłonne - wnętrze komórki wypełnia kwasochłonna hemoglobina, natomiast aparat jej syntezy (rybosomy) ulega redukcji. Jądro erytroblasta kwasochłonnego zostaje wyrzucone na zewnątrz przy udziale elementów kurczliwych cytoszkieletu, a powstały erytrocyt przechodzi przez barierę szpikową do wnętrza zatoki. Jeśli proces ten dotyczy erytroblasta polichromatofilnego, powstaje retikulocyt.

Szereg rozwojowy granulocytów (granulopoeza).

Najwcześniejszą morfologicznie określoną formą tego szeregu jest mieloblast. Kolejna forma rozwojowa to promielocyt, komórka większa, w której pojawiają się ziarnistości azurochłonne (pierwotne), których ilość i wielkość wzrasta w miarę dojrzewania komórki. Komórkami potomnymi promielocytów są mielocyty. W ich cytoplaźmie oprócz ziarnistości pierwotnych pojawiają się liczne ziarna swoiste, typowe dla poszczególnych rodzajów granulocytów Następne formy rozwojowe to kolejno: metamielocyty, granulocyty z jądrem pałeczkowatym i wreszcie granulocyty z jądrem segmentowanym. Procesowi dojrzewania towarzyszy zmniejszanie rozmiarów komórki i zanik ziarnistości pierwotnych (w neutrofilach pozostają). Komórki, które mają zdolności podziałowe (metamielocyty i postacie wcześniejsze) w warunkach prawidłowych nie przekraczaja bariery szpikowej; do krwi przechodzą formy z jądrem pałeczkowatym i segmentowanym.

Szereg megakarioblastyczny i powstawanie płytek krwi (trombopoeza)

Szereg rozwojowy megakariocytów tworzą kolejno:

- megakarioblasty; komórki z dużym owalnym lub okrągłym jądrem i zasadochłonną cytoplazmą,

- promegakariocyty; komórki większe, o płatowatym jądrze, zawierające w cytoplaźmie wyraźne ziarnistości azurochłonne,

- megakariocyty; największe, o dużym, wielopłatowym jądrze. W ich cytoplaźmie wyróżnić można obszar z układami błon siateczki gładkiej oddzielającej rejony, które staną się płytkami krwi. Jeden megakariocyt uwalnia do naczyń zatokowych szpiku kilka tysięcy płytek, które nabierają pełnej dojrzałości morfologicznej i czynnościowej w śledzionie.

Wykład nr 3. tkanka mięśniowa i nerwowa

Tkanka mięśniowa

Najważniejszą własnością tkanki mięśniowej jest kurczliwość, czyli zdolność do aktywnego skurczu komórek w odpowiedzi na bodźce różnego rodzaju (nerwowe, hormonalne, mechaniczne). Komórki mięśniowe cechuje również pobudliwość, czyli wrażliwość na te bodźce. Kurczliwość tkanki mięśniowej steruje prawie wszystkimi zjawiskami ruchowymi organizmu w skali makro, a siła wytwarzana w trakcie skurczu przez tkankę mięśniową umożliwia organizmowi zwierzęcemu wykonanie pracy w sensie fizycznym.

Tkankę mięśniową dzielimy na dwie podstawowe kategorie:

(1) tkankę mięśniową gładką, o niższym stopniu organizacji aparatu kurczliwego oraz

(2) tkankę mięśniową poprzecznie prążkowaną, charakteryzującą się wysoce uporządkowanym, regularnym układem miofilamentów. W jej obrębie wyróżnia się mięśnie szkieletowe oraz unikalny w swej specyfice mięsień sercowy.

Aparat kurczliwy - komórki tkanki mięśniowej przystosowane są do pełnienia swej specyficznej funkcji dzięki szczególnie mocno rozwiniętemu wewnątrzkomórkowemu aparatowi kurczliwemu. Aparat ten tworzą mikrofilamenty, nazywane tu miofilamentami. Wyróżniamy dwa rodzaje miofilamentów: cienkie, zbudowane z białka aktyny oraz grube zbudowane z miozyny . W komórce mięśniowej miofilamenty ułożone są równolegle względem siebie, tworząc zespoły w formie pęczków (włókienka kurczliwe, miofibrylle), lub przestrzennych sieci kurczliwych o wydłużonych oczkach. Miofilamenty aktynowe zakotwiczone są w błonie komórkowej. W trakcie skurczu, miofilamenty nie skracają się, a jedynie przesuwają względem siebie. Zjawisko to określa się mianem mechanizmu ślizgowego, a do jego zaistnienia konieczne jest współdziałanie obu typów miofilamentów. Przesuwające się miofilamenty pociągają błonę komórkową, powodując w efekcie skurcz całej komórki.

Spośród komórek niemięśniowych, dobrze wykształcony aparat kurczliwy, w sklad którego wchodzi miozyna II, posiadają komórki mioepitelialne i miofibroblasty - pełniące funkcje kurczliwe i odpowiednio do tego przekształcone komórki nabłonkowe i fibroblasty tkanki łącznej.

Tkanka mięśniowa gładka występuje w ścianach naczyń krwionośnych, w prawie wszystkich wewnętrznych przewodach organizmu (przewód pokarmowy, drogi oddechowe i moczowe, przewody układu rozrodczego), w skórze (mięśnie wyprostne włosów), a także stanowi główny składnik budulcowy ściany macicy. Skurcz mięśni gładkich jest niezależny od naszej woli, bowiem podlegają one autonomicznemu układowi nerwowemu. Skurcz mięśniówki gładkiej jest powolny, lecz długotrwały.

Komórka mięśniowa gładka ma kształt bardzo wydłużonego wrzeciona, o średnicy 5-10 μm i zmiennej długości: od 20 μm w ścianach naczyń krwionośnych, poprzez 200 μm w cewie pokarmowej do 500 μm w ciężarnej macicy. Wydłużone, pałeczkowate jądro zlokalizowane jest w najgrubszej, środkowej części komórki, a w pobliżu obu jego biegunów zgrupowane są wszystkie typowe organelle. Pozostałe rejony komórki zajęte są głównie przez miofilamenty tworzące przestrzenną sieć o układzie zgodnym z długą osią komórki. Ilościowo zdecydowanie przeważają miofilamenty aktynowe zakotwiczone w błonie komórkowej. Tuż pod błoną komórkową (sarkolemmą) rozpościera się labirynt kanalików gładkiej siateczki śródplazmatycznej gromadzących niezbędne do aktywności skurczowej jony wapnia. Wzrost poziomu jonów Ca²⁺ w cytoplaźmie komórki mięśniowej gładkiej stanowi sygnał inicjujący proces skurczu. Fosforylacja miozyny umożliwia ich reakcję z aktyną, co powoduje skurcz.

Komórki mięśniowe gładkie tworzą pęczki (mięsień przywłośny) lub błony mięśniowe (mięśniówka naczyń czy przewodu pokarmowego). W zespołach układają się równolegle, z reguły w sposób zapewniający największą zwartość, tzn. cieńsze fragmenty komórek przylegają do grubszych, okołojądrowych rejonów komórek sąsiadujących. Oplecione są delikatną siecią włókien kratkowych, a niekiedy również sprężystych. Zarówno kolagen wchodzący w skład włókien kratkowych, jak i elastyna budująca włókna sprężyste wytwarzane są na miejscu przez komórki mięśniowe.

Mięśnie szkieletowe stanowią system umożliwiający ruchy dowolne, są bowiem unerwione przez sterowaną świadomie, a zatem zależną od naszej woli część centralnego systemu nerwowego. Tworzą zewnętrzną muskulaturę organizmu, występują również w obrębie jamy ustnej, oczodołów oraz w ścianie przełyku, odbytu i cewki moczowej. Jednostkę strukturalną mięśnia szkieletowego stanowi włókno mięśniowe, będące komórczakiem, wydłużonym, wielojądrzastym tworem o ogromnej objętości cytoplazmy. Pod mikroskopem wykazuje charakterystyczne poprzeczne prążkowanie, będące wynikiem uporządkowanej organizacji aparatu kurczliwego.

Pojedyncze włókno mięśnia szkieletowego jest walcem o średnicy od 10 do 100 μm i długości - w zależności od miejsca występowania - od kilku mm do kilkudziesięciu cm (długość ta jest z reguły równa długości brzuśca danego mięśnia). Tuż pod sarkolemmą rozmieszczone są dość regularnie jądra komórkowe, których ilość w długich włóknach sięgać może kilku, kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu tysięcy. Podbłonowy obszar cytoplazmy skupia również większość organelli komórkowych: wielokrotne, zlokalizowane w pobliżu jąder diktiosomy aparatu Golgiego, nieliczne cysterny szorstkiej siateczki śródplazmatycznej, część mitochondriów oraz sporadycznie występujące lizosomy. Centralną część cytoplazmy włókna mięśniowego zajmuje aparat kurczliwy w formie równolegle ułożonych włókienek kurczliwych, czyli miofibrylli, pomiędzy którymi rozmieszczone są mitochondria i kanaliki gładkiej siateczki śródplazmatycznej.

Miofibrylla (włókienko kurczliwe) jest strukturą włókienkową o długości równej długości włókna mięśniowego. Zbudowana jest z równolegle ułożonych miofilamentów cienkich i grubych, wykazujących bardzo regularne uporządkowanie, którym towarzyszą filamenty podporowe. Pod dużymi powiększeniami mikroskopu optycznego widać w obrębie miofibrylli naprzemiennie powtarzające się poprzeczne prążki jasne (prążki I) i ciemne (prążki A). Prążek I przedzielony jest w połowie cienką, ciemną linią Z, a w środku prążka A obserwujemy przejaśnienie noszące nazwę smugi H, która może dodatkowo zawierać ciemniejszą linię M. Analizując metameryczną strukturę miofibrylli dochodzimy do wniosku, iż składa się ona z powtarzających się podjednostek zawartych pomiędzy sąsiadującymi liniami Z. Ten odcinek miofibrylli nosi nazwę sarkomeru.

Poprzeczne prążkowanie miofibrylli jest wynikiem regularnego ułożenia miofilamentów w obrębie powtarzających się sarkomerów. Linia Z jest miejscem przyczepu cienkich miofilamentów dwu sąsiadujących sarkomerów. Miofilamenty te biegną w kierunku centrum sarkomeru, lecz do niego nie dochodzą. Środkowy rejon sarkomeru zajmują miofilamenty grube które jednakże nie sięgają do linii Z. Jak widać z naszkicowanego tu układu, w obrębie sarkomerów występują obszary o większej gęstości miofilamentów, co daje w efekcie ciemne prążki (prążek A, zajęty zarówno przez cienkie jak i grube miofilamenty) oraz obszary, w których gęstość miofilamentów jest mniejsza (prążek I, utworzony wyłącznie przez cienkie miofilamenty, smuga H zawierająca jedynie miofilamenty grube), widoczne jako prążki jasne. Linia M utworzona jest przez system poprzecznych mostków białkowych łączących ze sobą grube miofilamenty i stabilizujących ich układ w sarkomerze. Aby uzyskać efekt poprzecznego prążkowania całego włókna mięśniowego, sarkomery wszystkich miofibrylli muszą być ułożone na tym samym poziomie. Wymaga to obecności systemu stabilizującego, występującego we włóknach mięśniowych w formie przebiegających poprzecznie filamentów pośrednich.

Mięsień szkieletowy zbudowany jest z równolegle ułożonych pęczków włókien mięśniowych poprzedzielanych tkanką łączną wiotką, w obrębie której przebiegają naczynia krwionośne i włókna nerwowe. Cały brzusiec mięśnia otoczony jest stosunkowo grubą pochewką łącznotkankową, noszącą nazwę namięsnej (epimysium). Od namięsnej odchodzą przegrody, oddzielające od siebie poszczególne pęczki włókien mięśniowych, czyli omięsna (perimysium). Wreszcie na rusztowaniu z omięsnej rozpięta jest najdelikatniejsza łącznotkankowa siateczka zbudowana głównie z włókien srebrochłonnych i oplatająca poszczególne włókna mięśniowe w obrębie pęczka, nazywana śródmięsną (endomysium).

Mięsień sercowy - w odróżnieniu od mięśnia szkieletowego, którego skurcz ma charakter liniowy, mięsień sercowy kurczy się przestrzennie (tzw. skurcz objętościowy). W związku z tym przestrzenną sieć muszą tworzyć zarówno komórki budujące mięsień sercowy, jak i aparat kurczliwy tych komórek. W obrębie mięśnia sercowego wyróżniamy komórki (włókna) robocze oraz układ bodźcowo-przewodzący, którego zadaniem jest wytwarzanie i rozprowadzanie impulsów sterujących rytmiczną pracą serca.

Część robocza mięśnia sercowego zbudowana jest z pojedynczych komórek o długości dochodzącej do 200 μm. Są one rozgałęzione, łącząc się z sąsiednimi komórkami za pośrednictwem bocznych anastomoz. Każda komórka posiada 1 lub 2 jądra umieszczone centralnie i stosunkowo nieliczne organella zgrupowane w strefie przyjądrowej. Przeważająca część komórki zajęta jest przez aparat kurczliwy zorganizowany w sarkomery (stąd obecność poprzecznego prążkowania), lecz nie tworzący typowych miofibrylli jak w mięśniu szkieletowym, tylko przestrzenny układ rozgałęziających się i krzyżujących pod ostrym kątem pęczków miofilamentów. W oczkach tej kurczliwej sieci zlokalizowane są bardzo liczne mitochondria (ok.35% objętości komórki). W miejscu styku dwóch końców sąsiadujących komórek wytwarzają się specyficzne dla mięśnia sercowego kompleksy połączeń międzykomórkowych, tzw. wstawki służące zarówno do mechanicznego związania ze sobą komórek mięśnia sercowego, jak i do przekazywania bodźców pomiędzy tymi komórkami.

Komórki układu bodźcowo-przewodzącego serca mają charakter zatrzymanych na wczesnym etapie rozwoju, a zatem embrionalnych, komórek roboczych osłabo rozwiniętym aparacie kurczliwym. Komórki bodźcotwórcze zlokalizowane są w obrębie węzłów: zatokowo-przedsionkowego i przedsionkowo-komorowego, pęczków przedsionkowo-komorowych oraz odchodzących od nich włókien Purkinjego.

Wykład nr 4. Tkanka nerwowa

Tkanka nerwowa spełnia w organiźmie rolę najważniejszego i najszybszego systemu sterowania i łączności, dzięki szczególnie dobrze wykształconym własnościom: pobudliwości, czyli zdolności wytwarzania bodżców i reagowania na nie, oraz przewodnictwu, czyli możliwości ich przekazywania nawet na bardzo dalekie odległości. Tworzy ona dwa główne systemy: ośrodkowy układ nerwowy, obejmujący mózg i rdzeń kręgowy, oraz obwodowy układ nerwowy złożony głównie z włókien nerwowych przekazujących informacje do centrum i "rozkazy" z centrum do narządów wykonawczych (mięśnie, gruczoły). Tkankę nerwową tworzą dwie populacje komórek o wspólnym, neuroektodermalnym pochodzeniu: komórki nerwowe (neurony) i komórki glejowe.

Komórki nerwowe składają się z ciała komórkowego, czyli perikarionu bezpośrednio otaczającego jądro komórkowe, oraz wypustek dwóch rodzajów: dendrytów i neurytów.

Neuryt, zwany również aksonem, jest wypustką pojedynczą (komórka nerwowa może mieć tylko jeden neuryt). W cytoplazmie aksonu przebiegają zgodnie z jego długą osią liczne mikrotubule i filamenty pośrednie, nie zawiera ona natomiast tigroidu. Błona komórkowa aksonu zawiera kanały sodowe otwierane zmianą potencjału. Akson przewodzi bodźce odśrodkowo (od perikarionu na obwód).

Dendryty są liczniejsze, krótsze, bardziej rozgałęzione, zawierają mniej elementów cytoszkieletu, natomiast w ich najgrubszych odnogach występuje tigroid. Nie posiadają kanałów sodowych otwieranych zmianą potencjału. Przewodzą bodżce dośrodkowo (do perikarionu).

Komórki nerwowe możemy klasyfikować na podstawie kształtu ich perikarionu (neurony ziarniste, gwiaździste, wrzecionowate, piramidowe, gruszkowate) oraz liczby wypustek (neurony wielobiegunowe - posiadają neuryt i wiele dendrytów, neurony dwubiegunowe - posiadają pojedynczy dendryt i neuryt oraz neurony jednobiegunowe (bardzo rzadkie u kręgowców, mogą posiadać tylko dendryt lub tylko neuryt).

Komórki nerwowe zawierają duże jądro z wyraźnym, pojedynczym jąderkiem. Wokół jądra

rozmieszczone są zazwyczaj liczne diktiosomy aparatu Golgiego. Ponadto w cytoplaźmie spotykamy niewielkie mitochondria i lizosomy. Centrosom można tylko sporadycznie spotkać w dojrzałych komórkach nerwowych, co wiąże się z ich niezdolnością do podziału.

Charakterystycznymi dla komórek nerwowych elementami wyposażenia cytoplazmy są neurofibrylle i tigroid, inaczej zwany ciałkami Nissla. Obserwowane w mikroskopie optycznym neurofibrylle, reprezentują układ dwóch różnych elementów cytoszkieletu: mikrotubul, zwanych tu neurotubulami oraz filamentów pośrednich, określanych mianem neurofilamentów.

Neurotubule odpowiadają za proces tzw. transportu aksonalnego, dzięki któremu pęcherzyki cytoplazmatyczne, niektóre organelle (np. mitochondria), a także białka i inne wysokocząsteczkowe substancje są wzdłuż nich transportowane dwukierunkowo pomiędzy perikarionem a zakończeniem neurytu. Tigroid widoczny jest w mikroskopie optycznym jako zasadochłonne grudki, niteczki lub ziarenka, wypełniające perikarion i najgrubsze odgałęzienia dendrytów. Brak go natomiast w samym neurycie. Jak wykazał mikroskop elektronowy, grudki tigroidu to skupiska ciasno upakowanych cystern szorstkiej siateczki śródplazmatycznej oraz leżących pomiędzy nimi wolnych rybosomów. Funkcją tigroidu jest biosynteza białek, neuromediatorów peptydowych jak i niekiedy białek wydzielniczych (neurosekretu, czyli wydzieliny o charakterze hormonalnym).

Włókno nerwowe jest to wypustka komórki nerwowej. Prawie natychmiast po odejściu od perikarionu, wypustka taka otoczona zostaje osłonkami wytworzonymi przez sąsiadujące z nią komórki glejowe. Osłonki izolują akson od otoczenia, zapewniając w ten sposób optymalne warunki do niezakłóconego przewodzenia bodżców. Włókna w obwodowym układzie nerwowym mogą być otoczone dwoma rodzajami osłonek: osłonką Schwanna i osłonką mielinową. Oba typy osłonek są wytworem komórek Schwanna, zaliczanych do neurogleju obwodowego.

Osłonka Schwanna powstaje zawsze jako pierwsza. Tworzy ją cytoplazma szeregowo ułożonych komórek Schwanna wytwarzająca rynienkowate zagłębienie, w którym przebiega akson. Zatem na osłonkę pojedynczego aksonu składa się wiele komórek Schwanna stanowiących jej kolejne segmenty. Włókna nerwowe wyposażone wyłącznie w osłonkę Schwanna noszą nazwę bezrdzennych albo bezmielinowych i cechują się wolniejszym przewodzeniem bodżców. Osłonka Schwanna pełni rolę ochronną, a także wspomaga metabolicznie otaczany akson.

Osłonka mielinowa powstaje jako struktura wtórna, na włóknach wyposażonych już w osłonkę Schwanna. Podwójny fałd błony komórkowej osłonki Schwanna wielokrotnie okręca się wokół aksonu, przekształcając się w spiralny, wielowarstwowy układ położonych naprzemiennie pokładów fosfolipidowych i białkowych, odpowiadający lipidowym dwuwarstwom błony i "wciśniętym" pomiędzy nie białkom cytoplazmatycznym i błonowym. Procesowi temu towarzyszy częściowe wycofywanie białek z owijającej się wokół aksonu błony, w wyniku czego fosfolipidy stanowią aż 80% składu osłonki. W mikroskopie elektronowym, przekrojona poprzecznie osłonka mielinowa ma wygląd porównywany do płyty gramofonowej, dzięki bardzo regularnym, koncentrycznym prążkom jasnym i ciemnym odpowiadającym w przybliżeniu hydrofobowym i hydrofilnym warstwom zmodyfikowanych błon. Podobnie jak w przypadku osłonki Schwanna, osłonka mielinowa ma charakter segmentowy, a pojedynczy segment jest wytworem jednej komórki Schwanna. W miejscu, gdzie dwie komórki Schwanna stykają się ze sobą, wytwarza się przerwa pomiędzy segmentami osłonki mielinowej nosząca nazwę przewężenia Ranviera (węzła). Włókna nerwowe z osłonką mielinową noszą nazwę zmielinizowanych albo rdzennych i charakteryzują się szybszym przewodzeniem bodżców.

Podstawy przewodnictwa nerwowego

Potencjał czynnościowy - w stanie spoczynku komórki nerwowe wykazują nierównomierne rozmieszczenie ładunków dodatnich i ujemnych pomiędzy cytoplazmą a przestrzenią międzykomórkową, wyrażające się różnicą potencjału mierzonego w poprzek błony komórkowej. Zjawisko to, obserwowane we wszystkich komórkach, nosi nazwę potencjału spoczynkowego.

Za wzbudzenie bodźca i jego przewodzenie odpowiedzialne są obecne w błonie komórkowej kanały sodowe otwierane zmianą potencjału. Otwarcie kanałów sodowych powoduje gwałtowne przesunięcie jonów Na⁺ zgodnie z gradientem stężeń (do wnętrza komórki) i wyrównanie potencjałów po obu stronach błony komórkowe. Zjawisko to nazywamy depolaryzacją błony. Szczególną własność błony komórek nerwowych (podobnie jak mięśniowych) stanowi zdolność do przewodzenia potencjału czynnościowego, czyli do aktywnego samorozprzestrzeniania się raz wywołanej depolaryzacji błony. Jednokierunkowy przepływ bodźca (tylko w kierunku zakończenia aksonu) wynika ze specyficznej własności kanałów sodowych, które natychmiast po otwarciu ulegają przejściowej inaktywacji: zamykają się i przez krótki czas są niewrażliwe na zmianę potencjału błony, aby następnie powrócić do stanu spoczynkowego (zamknięte, ale wrażliwe na zmianę potencjału). Szybkość tego typu przewodzenia wynosi 0,5 - 3 m/sek.

W obszarze, gdzie kanały zostały zamknięte pompa sodowo-potasowa powoduje przywrócenie pierwotnego składu jonowego cytoplazmy.

Przedstawiony powyżej sposób przewodzenia bodźca nazywamy przewodzeniem ciągłym albo falą depolaryzacji i charakteryzuje on aksony pokryte jedynie osłonką Schwanna, które na całej długości posiadają w błonie kanały sodowe otwierane zmianą potencjału.

Odmienny mechanizm przewodzenia spotykamy we włóknach zmielinizowanych. Osłonka mielinowa pełni przede wszystkim funkcję izolatora oddzielającego akson od otoczenia, a kanały sodowe zlokalizowane są tylko w rejonie przewężeń Ranviera. Potencjał czynnościowy przemieszcza się przez cytoplazmę odcinka izolowanego w formie słabego prądu elektrycznego. Z uwagi na wysoką oporność cytoplazmy, w trakcie przepływu prądu potencjał ten maleje i mógłby ulec całkowitemu wygaszeniu, gdyby nie regularnie rozmieszczone przewężenia Ranviera, w których jest on odnawiany do wartości początkowej poprzez opisane powyżej przemieszczenia jonów. Wynika stąd, iż pomiędzy przewężeniami Ranviera impuls przewodzony jest w formie prądu elektrycznego, czyli z ogromną szybkością, natomiast w obrębie przewężenia jest zwalniany (ruch jonów jest procesem znacznie wolniejszym), ale równocześnie odnawiany. Można zatem obrazowo powiedzieć, że impuls "skacze" od przewężenia do przewężenia, i dlatego ten typ przewodnictwa nazywa się przewodzeniem skokowym. Szybkość przewodzenia skokowego znacznie przewyższa szybość przewodzenia ciągłego, dochodząc w niektórych włóknach nerwowych nawet do 120 m/sek.

Połączenia synaptyczne

Funkcjonowanie układu nerwowego jako sieci sygnalizacyjnej wymaga przekazywania impulsów pomiędzy komórkami nerwowymi. Wyspecjalizowane miejsca przekazywania impulsów to połączenia synaptyczne, czyli synapsy. Każda synapsa składa się z części presynaptycznej i postsynaptycznej. Są one przedzielone szczeliną synaptyczną o szerokości ok. 20-30 nm. Ograniczające szczelinę obszary błon komórkowych noszą nazwę błony presynaptycznej i postsynaptycznej.

Część presynaptyczna to z reguły kolbkowate zakończenie aksonu. Rejon ten zawiera znaczną ilość pęcherzyków synaptycznych. W pęcherzykach zgromadzony jest neuroprzekaźnik (neuromediator) - substancja chemiczna odpowiedzialna za przewodzenie impulsu przez synapsę.

Część postsynaptyczna - najczęściej spotykany rodzaj części postsynaptycznej to tzw. "kolec dendrytyczny" - buławkowate lub stożkowate uwypuklenie na przebiegu odgałęzienia dendrytu. Błona postsynaptyczna zawiera receptory dla neuroprzekaźnika.

Neuroprzekaźniki (neuromediatory) są substancjami o różnym charakterze chemicznym. Najczęściej spotykane neuroprzekaźniki to acetylocholina (układ ruchowy i parasympatyczny) i noradrenalina (układ sympatyczny).

Mechanizm przewodnictwa synaptycznego: gdy impuls w formie fali depolaryzacji dotrze do części presynaptycznej, powoduje wydzielenie neuroprzekaźnika do szczeliny synaptycznej. Jego cząsteczki docierają do błony postsynaptycznej i wiążą się z umieszczonymi w niej receptorami.

Depolaryzacja błony postsynaptycznej wywołuje zmianę potencjału określanego mianem potencjału postsynaptycznego.

Komórki neurogleju

Drugim obok neuronów składnikiem tkanki nerwowej są komórki neurogleju. Ich liczba jest 10-krotnie większa niż komórek nerwowych, co wskazuje na istotną rolę odgrywaną przez te komórki w funkcjonowaniu układu nerwowego. Jak dotąd jednakże rola ta nie została w pełni rozszyfrowana.

Neuroglej można podzielić na ośrodkowy, czyli występujący w ośrodkowym układzie nerwowym oraz obwodowy, wchodzący w skład układu obwodowego. Do neurogleju ośrodkowego zaliczamy komórki gleju wyściółkowego, astrocyty, oligodendrocyty oraz komórki mezogleju. Glej obwodowy to komórki Schwanna.

Przykłady histologicznej organizacji układu nerwowego

W obrębie ośrodkowego układu nerwowego wyróżnia się dwa rodzaje obszarów:

- istotę szarą, zawierającą perikariony komórek nerwowych, włókna nerwowe (głównie niezmielinizowane) tworzące sieć (neuropil), protoplazmatyczny typ astrocytów, komórki mezogleju, oligodendrogleju i bogate łożysko naczyń kapilarnych,

- istotę białą, utworzoną głównie przez zmielinizowane włókna nerwowe (stąd jej biała barwa w preparatach makroskopowych), zawierającą astrocyty włókniste, oligodendrocyty, mniej liczne komórki mezogleju oraz cechującą się uboższym unaczynieniem.

Istota szara tworzy zewnętrznie leżącą korę mózgu i móżdżku, natomiast w rdzeniu kręgowym zlokalizowana jest w jego wewnętrznej części. Wyodrębnione skupiska komórek nerwowych znajdujące się poza obszarem kory noszą nazwę jąder.

Pień nerwowy, czyli w popularnej nomenklaturze "nerw obwodowy", który można wypreparować jako odrębną strukturę, składa się z równolegle ułożonych pęczków włókien nerwowych, zarówno zmielinizowanych jak i bezmielinowych, otoczonych i poprzedzielanych elementami tkanki łącznej.

Wykład nr 5 Układ limfatyczny

Tkanka limfoidalna

Ogromna większość limfocytów występuje poza krwią - w tkankach, gdzie tworzą układy o wysokim stopniu organizacji. Jedynie część limfocytów to komórki swobodnie migrujące, pozostałe zasiedlają tkankę łączną i tworzą wraz z niątzw. tkankę limfoidalna. Istnieją dwie formy tkanki limfoidalnej:

- rozproszona, w której limfocyty są rozmieszczone bezładnie oraz

- grudkowa, w której limfocyty są zorganizowane w kuliste obszary zwane grudkami chłonnymi.

Wyróżniamy dwa rodzaje grudek: pierwotne i wtórne. Pierwsze z nich mają jednorodne ciemne zabarwienie i w ich obrębie tkanka siateczkowata jest zasiedlona przez małe limfocyty. Grudki wtórne barwią się niejednorodnie: część środkowa, tzw. ośrodek odczynowy (ośrodek rozmnażania) barwi się słabiej od otaczającego ją ciemniejszego pasa, zwanego mankietem.

Pojawianie się grudek wtórnych jest wynikiem reakcji na antygen; są one miejscem namnażania i różnicowania limfocytów B w komórki plazmatyczne. Tkanka limfoidalna pełni funkcje obronne, gdyż jest podstawowym terenem reakcji immunologicznych. Głównym miejscem występowania tkanki limfoidalnej są narządy limfatyczne, do których zaliczamy węzły chłonne, śledzionę oraz migdałki. Znaczną jej ilość spotykamy w ścianach przewodów stykających się pośrednio ze środowiskiem, zwłaszcza w cewie pokarmowej i drogach oddechowych (tzw.tkanka limfoidalna związana z błonami śluzowymi). We wszystkich wymienionych miejscach ma ona zdolność tworzenia grudek chłonnych. Szczególną pozycję wśród narządów limfatycznych zajmuje grasica, która posiada odmienne pochodzenie, budowę i czynność.

Podstawowe pojęcia immunologiczne i mechanizmy odporności.

Obrona organizmu przed inwazją ciał obcych, w tym szczególnie drobnoustrojów realizowana jest przez:

(1) Bariery zapobiegające wniknięciu drobnoustrojów, takie jak naskórek posiadający warstwę zrogowaciałą, śluz wydzielany na powierzchnię błon śluzowych, oraz niskie pH (żołądek, pochwa).

(2) Ostre zapalenie, w którym czynnik inwazyjny jest niszczony, bez względu na jego charakter, głównie poprzez działanie granulocytów obojętnochłonnych naciekających obszar uszkodzenia tkanek. Oba wymienione mechanizmy maj ą charakter nieswoisty.

(3) Reakcje immunologiczne mające charakter swoisty, to znaczy skierowany przeciwko cząsteczkom o określonych cechach chemicznych.

Czynniki i komórki uczestniczące w reakcjach immunologicznych

Reakcję immunologiczną wywołuje kontakt wyspecjalizowanych komórek z antygenem. Antygen (konwencjonalny) jest to substancja obca, która wprowadzona do ustroju wywołuje reakcję skierowaną swoiście przeciw niej; własności antygenowe wykazują związki wysokocząsteczkowe, zwłaszcza białka. Inne znaczenie określenia antygen dotyczy tzw. antygenów zgodności tkankowej. Jest to złożona grupa integralnych białek błon komórkowych które występują w błonach wszystkich komórek ustroju i stanowią podstawę odróżniania elementów własnych od obcych, a tym samym decydując odrzucaniu przeszczepu.

Kluczowymi komórkami w odpowiedzi immunologicznej są limfocyty B i limfocyty T.. Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje limfocytów T: pomocnicze Th, cytotoksyczne Te i supresyjne Ts. Rozpoznanie przez limfocyty antygenu wymaga zazwyczaj współpracy komórek prezentujących antygen Należą do nich: makrofagi, komórki dendrytyczne narządów limfatycznych, limfocyty B, a nawet niekiedy komórki śródbłonka.

Rodzaje odpowiedzi immunologicznej.

Odpowiedź humoralna polega na produkcji przeciwciał krążących w płynach ustrojowych. Odpowiedź ta jest typowa dla zakażeń bakteryjnych i realizują ją limfocyty B i ich komórki pochodne

(plazmatyczne). Odpowiedź komórkowa, polega na niszczeniu obcych antygenowe komórek (zakażonych wirusami, komórek nowotworowych, przeszczepów, grzybów) przez limfocyty Te. Reakcja typu komórkowego zachodzi również w przypadku uczulenia na pewne substancje (detergenty, niektóre metale), które działając na powierzchnię skóry zmieniają strukturę jej białek tak, iż nabierają one własności antygenowych; zjawisko to nosi nazwę nadwrażliwości kontaktowej.

Odpowiedź humoralna. W odpowiedzi humoralnej realizowanej przez limfocyty B, tylko niektóre antygeny bakteryjne są rozpoznawane bezpośrednio przez te komórki. Produkują one wówczas przeciwciała. W odniesieniu do większości antygenów, uruchomienie produkcji przeciwciał wymaga współpracy trzech typów komórek: komórek prezentujących antygen, nieuczulonych limfocytów T-pomocniczych (Th) oraz limfocytów B. Komórki prezentujące antygen wychwytują antygen konwencjonalny, który po częściowej degradacji prezentowany jest limfocytom Th. Pobudzone limfocyty Th oddziaływują następnie na limfocyty B, które dzielą się i różnicują w kierunku produkujących, przeciwciała plazmocytów. Immunoglobuliny(przeciwciała) są to substancje białkowe produkowane w odpowiedzi na wprowadzony antygen i wykazujące zdolność swoistego łączenia się z nim i jego eliminacji w fazie wykonawczej odpowiedzi humoralnej.

Odpowiedź komórkowa. Indukcja odpowiedzi typu komórkowego wymaga również rozpoznania antygenu przez limfocyty T. W tym przypadku rolę prezentera antygenu spełniaj ą zakażone komórki. Dzięki temu prawie wszystkie komórki ustroju są potencjalnie zdolne do aktywacji prekursorów limfocytów Te i zapoczątkowania odpowiedzi typu komórkowego

W fazie wykonawczej limfocyt Te przylega do niszczonej komórki i wydziela specjalne białka, które wbudowują się w błonę atakowanej komórki, ulegają tworząc otwarte kanały, co prowadzi do śmierci komórki. W procesie indukcji reakcji immunologicznych powstają dodatkowo limfocyty supresyjne(Ts), które ograniczają działanie limfocytów pomocniczych(Th) i w ten sposób regulują intensywność odpowiedzi. Część długo żyjących uczulonych limfocytów T i w mniejszym stopniu limfocytów B pełni rolę komórek pamięci, dzięki którym ponowne zetknięcie się ustroju z antygenem wywołuje szybką i silną odpowiedź immunologiczną (odporność nabyta).

Grasica - otoczona jest łącznotkankową torebką i ma budowę pseudozrazikową (podział narządu przegrodami łącznotkankowymi jest niekompletny i dotyczy tylko części zewnętrznej); wspólna dla całego narządu część centralna nosi nazwę pnia grasicy. W każdym zraziku grasicy wyróżniamy część korową, która otacza położoną centralnie część rdzenną. Limfocyty występują głównie w istocie korowej (ok. 90%). Większość powstałych limfocytów ginie w obrębie grasicy, jedynie ok. 1-2% przechodzi do części rdzennej, skąd dostaje się do łożyska naczyniowego. Grasica jest narządem sezonowym. Silnie rozwinięta w życiu płodowym i u dzieci, po okresie pokwitania ulega inwolucji.

Czynność grasicy to:

- produkcja limfocytów T - macierzyste komórki szeregu limfocytarnego docierają do grasicy ze szpiku, osadzają się w zewnętrznych rejonach kory i różnicują w duże, a następnie małe limfocyty. Proces dojrzewania zależy od hormonów produkowanych w grasicy. Po opuszczeniu grasicy limfocyty T zasiedlają (kolonizują) tzw. strefy grasiczozależne innych narządów limfatycznych, gdzie ostatecznie dojrzewają i podejmują czynność.

- produkcja hormonów peptydowych stymulujących podziały limfocytów T w strefach grasiczozależnych narządów limfatycznych - głównie tymozyny.

Węzeł chłonny - mają wielkość od kilku mm do 2 cm (niekiedy więcej) i są zazwyczaj kształtu nerkowatego. Leżą na przebiegu naczyń limfatycznych i są stacjami, na terenie których chłonka styka się z tkanką limfoidalną. Naczynia chłonne doprowadzające uchodzą do węzła od strony wypukłej, a mniej liczne

naczynia wyprowadzające opuszczają go w części wklęsłej zwanej wnęką; w obrębie wnęki wnikają do węzła naczynia tętnicze i wychodzą naczynia żylne.

Węzeł otacza torebka łącznotkankowa. Wnętrze narządu zasnute jest tkanką łączną siateczkowatą, której przeważająca część jest gęsto zasiedlona przez limfocyty. Pozostałe obszary tkanki siateczkowatej tworzą drogi dla przepływu limfy zwane zatokami limfatycznymi. W węźle wyróżniamy leżącą na obwodzie część korową oraz położoną centralnie, sięgającą wnęki część rdzenną. Na pograniczu kory i rdzenia leży tzw. pas przykorowy (inaczej kora głęboka).

W części korowej tkanka limfoidalna tworzy grudki chłonne pierwotne i wtórne, które są miejscem powstawania komórek produkujących przeciwciała. Bogate w limfocyty B grudki korowe stanowią strefę grasiczoniezależną węzła.

Pas przykorowy tworzy tkanka limfoidalna rozproszona (brak grudek chłonnych). Obszar ten zasiedlają głównie limfocyty typu T, wywodzące się z grasicy i pozostające pod wpływem jej hormonów, stąd pas przykorowy stanowi strefę grasiczozależną węzła.

Cześć rdzenna zawiera rozgałęziające się sznury tkanki limfoidalnej otaczającej drobne naczynia krwionośne. W obrębie sznurów może występować znaczna ilość komórek plazmatycznych. Na terenie rdzenia spotyka się tętnice i żyły biegnące w przegrodach łącznotkankowych odchodzących od wnęki. Część rdzenna jest grasiczoniezależną.

Udział węzła chłonnego w zjawiskach obronnych

Większość elementów przeznaczonych do eliminacji dociera do węzła drogą limfy, gdzie podlega fagocytozie przez makrofagi. Docierające do węzła substancje o charakterze antygenowym zostają wychwycone przez komórki prezentujące antygen i po prezentacji limfocytom uruchamiają reakcje o charakterze immunologicznym. Procesy immunologiczne powodują ogólne powiększenie węzła w wyniku namnażania limfocytów. Antygeny wywołujące odpowiedź typu humoralnego powodują wybitne zwiększenie ilości grudek wtórnych kory, a w rdzeniu pojawienie się licznych plazmocytów. W przypadku antygenów indukujących odpowiedź typu komórkowego dochodzi do znacznego poszerzenie pasa przykorowego. Ponieważ w większości przypadków obie odpowiedzi zachodzą równolegle (choć jedna może dominować), zmiany morfologiczne dotyczą zazwyczaj całego narządu.

Śledziona otoczona jest łącznotkankowa torebką, od której odchodzą beleczki tworzące rusztowanie narządu, którego wnętrze zajmuje tkanka łączna siateczkowatą wypełniona wolnymi komórkami. W śledzionie wyróżnia się dwa typy utkania: miazgę czerwoną i miazgę białą; ich układ jest ściśle związany z naczyniami krwionośnymi. Miazgę czerwoną tworzą liczne naczynia zatokowe i żyły oraz leżące między nimi obszary tkanki siateczkowatej wypełnionej elementami morfotycznymi krwi, zwane miazgę czerwoną właściwą. Miazga biała układa się wokół tętnic; tworzy j ą tkanka limfoidalna.

Narząd ten spełnia dwie podstawowe funkcje: eliminuje z krążenia zużyte erytrocyty oraz uczestniczy w zjawiskach odpornościowych.

Eliminacja erytrocytów odbywa się na terenie miazgi czerwonej. Krew ulega tu sedymentacji: osocze przechodzi łatwo do zatok, podczas gdy elementy morfotyczne muszą się przeciskać przez oczka tkanki siateczkowatej. Stare erytrocyty różnią się od form młodszych większą sztywnością błony oraz zmienionym charakterem glikokaliksu co ułatwia przyleganie erytrocytów do powierzchni makrofagów i w efekcie fagocytozę zużytych krwinek czerwonych. Śledziona realizuje swe funkcje immunologiczne przede wszystkim poprzez produkcję przeciwciał a także przez fagocytozę. Obecność licznych makrofagów powoduje, że w śledzionie odbywa się intensywna fagocytoza.

Migdałki - są to nagromadzenia tkanki limfoidalnej w błonie śluzowej okolic, gdzie spotykają się drogi oddechowa i pokarmowa. Migdałki nie posiadają naczyń limfatycznych doprowadąjących, a antygeny w dużej mierze wnikają na ich teren bezpośrednio z powierzchni błony śluzowej; stąd drugim składnikiem budowy migdałka (oprócz tkanki limfoidalnej) jest tkanka nabłonkowa.

Wykład nr 6 Układ dokrewny

Zadaniem tego układu jest produkcja substancji (hormonów), które regulują aktywność różnych komórek, a przez to czynność narządów, lub nawet całego organizmu. Komórki produkujące hormony mogą być skupione w oddzielne struktury (gruczoły), lub też występować w formie rozproszonej pomiędzy elementami innych narządów. Gruczoły dokrewne nie posiadają przewodów wyprowadzających, natomiast ich komórki otoczone są bogatą siecią naczyń włosowatych o nieciągłej ścianie (okienkowych lub zatokowych).

Regulacja czynności innych narządów dotyczy także wzajemnych oddziaływań gruczołów dokrewnych na siebie, przy czym pozycję nadrzędną wśród nich zajmuje przysadka, wytwarzająca hormony sterujące wydzielaniem tarczycy, nadnerczy, gonad. Sama przysadka z kolei poddana jest wpływom kontrolnym podwzgórza, które pozostając częścią centralnego systemu nerwowego pełni równocześnie funkcję dokrewną, a tym samym integruje dwa oddzielne, lecz współdziałające systemy regulacyjne: dokrewny i nerwowy.

Przysadka mózgowa - anatomicznie dzieli się przysadkę na płat przedni oraz płat tylny, oddzielone od siebie szczeliną. Ze względu na odmienną strukturę, funkcję, a także rozwój zarodkowy, wyróżnia się w przysadce część gruczołową oraz część nerwową.

Część gruczołowa przysadki przysadki zbudowana jest z kilku typów komórek, naczyń włosowatych oraz niewielkiej ilości tkanki łącznej. Wśród komórek gruczołowych wyróżnia się: komórki barwnikooporne (chromofobne) oraz komórki barwnikochłonne, przy czym powinowactwo komórek do barwników zależy od występowania w cytoplaźmie ziarnistości zawierających wyprodukowane hormony.

Komórki barwnikooporne stanowią 50% populacji komórek płata przedniego i reprezentują komórki macierzyste, podporowe lub komórki gruczołowe we wczesnej fazie syntezy wydzieliny, lub też po jej wydaleniu.

Komórki barwnikochłonne reprezentują populacje komórek aktywnych wydzielniczo. Swoją barwliwość zawdzięczają obecności w cytoplaźmie licznych ziarnistości, w których zmagazynowane są ich. Ze względu na powinowactwo ziarnistości do barwników kwaśnych bądź zasadowych, komórki te dzielimy na kwasochłonne i zasadochłonne. W mikroskopie elektronowym wszystkie komórki chromofilne charakteryzują się obecnośćią dobrze rozwiniętej szorstkiej siateczki śródplazmatycznej, aparatu Golgiego, a nade wszystko elektronowo gęstych ziarnistości.

Część nerwowa przysadki

Pod względem anatomicznym i czynnościowym stanowi część podwzgórza mózgowego. Zbudowana jest z bezmielinowych aksonów komórek nerwowych, których perikariony zlokalizowane są w podwzgórzu, oraz komórek glejowych zwanych , które stanowią szczególną odmianę astrocytów. W rozszerzonych buławkowato końcach aksonów, oprócz neurotubul i typowych pęcherzyków synaptycznych dostrzega się w mikroskopie elektronowym większe od nich ziarnistości wydzielnicze. Ziarnistości te zawierają hormony: oksytocynę oraz hormon antydiuretyczny (ADH, inaczej wazopressynę).

Komórki odpowiedzialne za syntezę hormonów tylnego płata przysadki reprezentują tzw. komórki neurosekretoryczne. Są to komórki nerwowe, z typowym dla nich wyposażeniem cytoplazmatycznym, które dodatkowo wyspecjalizowały się w produkcji wydzieliny. Ta specjalizacja znajduje swój wyraz w szczególnie silnym rozwoju siateczki śródplazmatycznej szorstkiej oraz w obecności ziarn wydzielniczych.

Aksony komórek neurosekretorycznych nie tworzą właściwej dla układu nerwowego synapsy, lecz kontaktują się z włosowatymi naczyniami krwionośnymi o dobrze przepuszczalnych ścianach, co ułatwia przedostawanie się do krwi hormonów, wydzielonych na drodze egzocytozy z zakończeń aksonalnych.

Klasyfikacja morfologiczna i czynnościowa komórek przedniego płata przysadki.

=================================================================

Powinowactwo Klasyfikacja Produkowany(e)

do barwników czynnościowa hormon(y)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Kwasochłonne: Somatrotrofy h.wzrostowy

Mammotrofy Prolaktyna

(Laktotropy) (h.luteotropowy)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Zasadochłonne: Gonadotrofy Foliotropina (FSH) Lutropina (LH)

Kortykotrofy Kortykotropina (ACTH)

Melanotropina (MSH)

Tyreotrofy Tyreotropina (TSH)

=====================================================================

Tarczyca

Leży na przedniej powierzchni szyi, w pobliżu chrząstki tarczowatej krtani. Składa się z dwóch płatów, połączonych ze sobą cieśnią, z której może wyrastać płat trzeci. Cały narząd otoczony jest torebką, która wnikając do środka dzieli go na zraziki.

W obrębie zrazików tarczycy dostrzega się pęcherzyki o rozmiarach, które wypełnione są różowo zabarwionym koloidem. Pęcherzyki te otoczone są gęstą siecią włosowatych naczyń krwionośnych.

Komórki pęcherzykowe tarczycy

Ściana pęcherzyków tarczycy utworzona jest z jednej warstwy komórek nabłonkowych spoczywających na błonie podstawnej. Kształt komórek pęcherzykowych (inaczej głównych) tarczycy zmienia się w zależności od ich stanu czynnościowego: od komórek walcowatych, poprzez sześcienne aż do płaskich. Zależnie od fazy czynnościowej komórek zmienia się również ich budowa submikroskopowa.

Czynność komórek pęcherzykowych tarczycy stymulowana jest przez TSH. Tradycyjnie wyróżnia się się dwie fazy wzmożonej aktywności tj. fazę wydzielania (albo sekrecyjną) i fazę pobierania (albo resorbcyjną). Przy braku stymulacji komórki wchodzą w fazę obniżonej czynności określaną jako faza spoczynku.

W fazie wydzielania komórki syntetyzują i wydzielają do światła pęcherzyków glikoproteid o nazwie tyreoglobulina. W tej fazie komórki pęcherzykowe są wysokie, walcowate, w części przypodstawnej zawierają dobrze rozwiniętą szorstką siateczkę śróplazmatyczną, a ponad jądrem równie dobrze rozwinięty aparat Golgiego. W części szczytowej komórki widoczne są drobne ziarnistości wydzielnicze, które na drodze egzocytozy uwalniają swoją zawartość do wnętrza pęcherzyka tarczycy.

W fazie spoczynku komórki pęcherzykowe zmniejszają swoje rozmiary - stają się płaskie, czemu towarzyszy redukcja większości organelli. We wnętrzu pęcherzyka tarczycy, a więc pozakomórkowo, zachodzi proces jodowania tyreoglobuliny. W fazie resorbcji koloid pobierany jest z powrotem przez komórki pęcherzykowe na drodze endocytozy. W lizosomach tyreoglobulina rozkładana jest na aminokwasy i cukry. Wśród produktów lizosomalnej hydrolizy znajduje się czterojodotyronina - T₄ (inaczej tyroksyny) z zawartością 4 atomów jodu, oraz trójjodotyronina - T₃, zawierającej 3 atomy jodu, które to reszty stanowią właściwe hormony tarczycy. Dyfundują one z lizosomów do cytoplazmy, a nstępnie poprzez błonę komórkową do naczyń krwionośnych. Komórki w fazie resorbcji są znowu wysokie, na ich górnej powierzchni pojawiają się liczne mikrokosmki, a w przyszczytowej części cytoplazmy duże wakuole z pobraną wydzieliną, oraz liczne lizosomy.

Oba hormony powodują wzmożenie mitochondrialnych procesów utleniania oraz stymulują inne wewnątrzkomórkowe przemiany: syntezę białek, lipidów i węglowodanów.

Na terenie tarczycy występuje jeszcze dodatkowa populacja komórek: tzw. komórki C, których nazwa pochodzi od produkowanej przez nie kalcytoniny, hormonu obniżającego poziom jonów Ca²⁺ w surowicy..

Przytarczyce

Są to narządy zlokalizowane na tylnej powierzchni tarczycy. Niekiedy mogą się znajdować w obrębie miąższu tarczycy, lub w najbliższym sąsiedztwie grasicy. Gruczoły te osiągają swoją maksymalną wagę (100 - 140 mg) u osobników w wieku ok. 20 lat.

Każda z przytarczyc otoczona jest torebką, która wnika w głąb i dzieli gruczoł na niekompletne zraziki. Komórki gruczołowe układają się w gniazda, sznury, lub rzadziej w pęcherzyki. Wyróżnia się wśród nich komórki główne oraz komórki oksyfilne (inaczej kwasochłonne). Komórki główne uważane są za miejsce produkcji parathormonu (PTH). Jest to hormon który działa przeciwstawnie w stosunku do kalcytoniny i podwyższa poziom jonów Ca²⁺ w surowicy krwi, a ponadto zwiększa wydalanie nieorganicznych fosforanów przez nerki. Komórki oksyfilne są komórkami większymi i uważa się za degenerujące.

Nadnercza

Zlokalizowane są w tkance tłuszczowej otaczającej nerki, na ich górnym biegunie. Mają kształt wydłużonego trójkąta. Na przekroju wyróżnia się w nich korę o barwie żółtej oraz rdzeń o barwie czerwono-brunatnej.

W korze nadnerczy wyróżnia się następujące trzy warstwy, idąc od obwodu, w kierunku do rdzenia:

- warstwę kłębkowatą, która obejmuje 15% objętości kory

- warstwę pasmowatą, która stanowi 78% jej objętości

- warstwę siatkowatą, zajmującą pozostałe 7%.

Wyróżnienie tych warstw wynika z układu komórek, który z kolei odzwierciedla przebieg naczyń krwionośnych i włókien srebrochłonnych, stanowiących rusztowanie dla komórek gruczołowych.

Warstwa kłębkowata - komórki tej warstwy produkują mineralokortykosterydy regulujące gospodarkę wodno-mineralną ustroju. Ich reprezentantem jest aldosteron, który działa na komórki kanalika dalszego nefronu powodując zatrzymanie w ustroju jonów Na⁺, przy zwiększonym wydalaniu z moczem jonów K⁺ i H

Warstwa pasmowata -komórki produkują glikokortykosterydy, z których najważniejszymi są kortyzol i kortykosteron. Hormony z tej grupy wywierają złożony efekt głównie na gospodarkę węglowodanową ustroju oraz na przemiany tłuszczów i białek Wzrost warstwy pasmowatej i jej funkcja wydzielnicza stymulowane są przez ACTH.

Warstwa siatkowata - Komórki tej warstwy produkują niewielkie ilości hormonów sterydowych reprezentujących androgeny. Podobnie jak komórki warstwy poprzedniej pozostają pod kontrolą ACTH.

Rdzeń nadnerczy - zbudowany jest z komórek chromochłonnych oraz nielicznych komórek zwojowych. Komórki chromochłonne produkują adrenalinę i noradrenalinę. Działanie hormonów rdzenia nadnerczy jest wielokierunkowe, przy czym do najważniejszych efektów należą: przyspieszenie przepływu krwi przez narządy wewnętrzne oraz podwyższenie poziomu glukozy i wolnych kwasów tłuszczowych w surowicy, co leży u podstaw mobilizacji ustroju do sytuacji stressowych.

Wyspy trzustkowe - (inaczej wyspy Langerhansa) dostrzega się jako ugrupowania słabiej barwiących się komórek na terenie części zewnątrzwydzielniczej trzustki. W ugrupowaniach tych wyróżnia się w nich komórki o różnej funkcji: A, B, D, PP .

Tabela 2. Charakterystyka komórek wysp trzustkowych

======================================================================

Typ Ilość Wydzielany Główny efekt

w % hormon biologiczny hormonu

======================================================================

B 60-80% Insulina Obniża poziom cukru we krwi

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A 10-20% Glukagon Podnosi poziom cukru we krwi

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

D 5-7% Somatostatyna Hamuje wydziela nie innych hormonów

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PP 0,5-2% Polipeptyd Prawdopodobnie hamuje wydzielanie

soku trzustkowego

Szyszynka - jest to narząd zlokalizowany w nadwzgórzu. W miąższu zrazików oprócz naczyń krwionośnych dostrzega się dwa rodzaje komórek. Wewnątrzkomórkowa organizacja jednego typu z nich podlega cyklicznym zmianom w okresie 24 godzin, czemu odpowiada dobowy rytm wydzielania melatoniny, która hamuje wydzielanie gonadoliberyn w podwzgórzu

System rozsianych komórek dokrewnych.

Obejmuje komórki wewnątrzwydzielnicze, rozproszone pojedynczo, lub w grupach na terenie różnych narządów, które wykazują pewne wspólne cechy histochemiczne i ultrastrukturalne. Do najważniejszych cech histochemicznych należy zawartość amin biogennych, pobieranie prekursorów amin i dekarboksylacja

Wszystkie komórki systemu APUD posiadają zdolność wydzielania substancji biologicznie czynnych należących do grupy hormonów białkowych (peptydowych) oraz amin, przy czym oba rodzaje produktów zawarte są zwykle w obrębie tych samych ziarnistości. Oprócz komórek rozsianych w różnych narządach, cechy systemu APUD wykazują również elementy składowe szeregu wcześniej opisanych gruczołów dokrewnych.

Część dokrewna układu rozrodczego męskiego

W skład męskiego układu rozrodczego wchodzą gonady - jądra, system dróg wyprowadzających plemniki (najądrze i nasieniowód), gruczoły dodatkowe (gruczoł krokowy, pęcherzyki nasienne i gruczoły opuszkowo-cewkowe) oraz prącie.

Jądro - łączy funkcje gonady odpowiedzialnej za produkcję gamet (plemników) oraz gruczołu dokrewnego produkującego androgeny. Otoczone jest błoną białawą, łącznotkankową osłonką, od której wchodzą do wnętrza przegrody dzielące miąższ narządu na ok. 250 zrazików. Każdy zrazik utworzony jest przez 1-4 kanaliki nasienne (kręte) - miejsce namnażania i dojrzewania gamet. W wiotkiej tkance łącznej przegród międzyzrazikowych i przestrzeni międzykanalikowych znajdują się naczynia, włókna nerwowe, dość liczne komórki tkanki łącznej oraz skupiska komórek dokrewnych (Leydiga) tworzących gruczoł śródmiąższowy jądra.

Kanalik nasienny tworzy bardzo poskręcaną pętlę o długości ok. 80 cm, zaczynającą się i kończącą w sieci jądra. Każdy kanalik otoczony jest grubą błoną graniczną, w skład której wchodzi błona podstawna, cienka warstwa włókien kolagenowych, 3-5 warstw miofibroblastów oraz warstwa tkanki łącznej. Skurcz miofibroblastów, których cytoplazma zawiera liczne filamenty aktynowe powoduje "perystaltykę" kanalika nasiennego i czynne wypychanie nowo powstałych plemników do dróg wyprowadzających. Na błonie podstawnej spoczywa kilka warstw nieustannie namnażających się i dojrzewających komórek plemnikotwórczych, pomiędzy którymi rozmieszczone są nieproliferujące, podporowe komórki Sertoliego. Cała ta struktura ma układ nabłonka wielowarstwowego, i choć gamet nie można zaliczyć do tkanki nabłonkowej, nazywa się ją często nabłonkiem plemnikotwórczym. Proces różnicowania i dojrzewania komórek plemnikotwórczych zsynchronizowany jest z ich migracją od błony podstawnej do światła kanalika, stąd formy najmłodsze, niezróżnicowane, położone są najbardziej obwodowo, formy dojrzewające tworzą środkowe pokłady "nabłonka", a prawie dojrzałe plemniki spotykamy przy świetle kanalika.

Spermatogeneza - proces różnicowania się i dojrzewania męskiej gamety - od komórki macierzystej do w pełni ukształtowanego plemnika - trwa ok. 60 dni i nosi nazwę spermatogenezy. Spermatogeneza obejmuje kilka podziałów mitotycznych oraz podział mejotyczny, którego efektem jest zredukowanie materiału genetycznego do ilości haploidalnej. Komórki plemnikotwórcze we wszystkich stadiach rozwojowych (z wyjątkiem ostatniego, tzn. dojrzałego plemnika) posiadają szereg cech wspólnych: są okrągłe, zawierają kuliste jądro oraz ubogą w organelle cytoplazmę.

W kanaliku nasiennym komórkami najniżej zróżnicowanymi, które rozpoczynają proces spermatogenezy, są spermatogonie. Spoczywają one najbardziej obwodowo, tuż przy błonie podstawnej. Mitotyczny podział i następowy wzrost spermatogonii prowadzi do powstania spermatocytów I rzędu. Właśnie w nich dokonuje się I podział mejotyczny, rozpoczynający proces haploidyzacji materiału genetycznego oraz zapewniający zmienność genetyczną poprzez wymianę segmentów homologicznych chromosomów. Komórki te są największymi elementami populacji plemnikotwórczej Po zakończeniu podziału mejotycznego powstają spermatocyty II rzędu, które utrzymują się w kanaliku nasiennym bardzo krótko, ponieważ szybko (do 8 godz.) przechodzą II podział mejotyczny, w wyniku którego tworzą się haploidalne spermatydy, najmniejsze z dotychczas prezentowanych komórek .

Spermiogeneza - proces przekształcania się spermatydy w plemnik nazywamy spermiogenezą. Jego celem jest maksymalnie efektywne upakowanie niezbędnych plemnikowi organelli komórkowych oraz usunięcie zbędnej cytoplazmy.

W trakcie spermiogenezy odbywa się równocześnie kilka zasadniczych reorganizacji strukturalnych: wytworzenie akrosomu (od aparatu Golgiego, skupionego na górnym biegunie jądra odrywają się liczne pęcherzyki o charakterze lizosomów, zawierające enzymy hydrolityczne. Ziarna te następnie zlewają się ze sobą, tworząc spłaszczony pęcherzyk akrosomalny, który układa się na powierzchni jądra w formie czapeczki), wytworzenie witki. (od dystalnie położonego centriolu wyrasta aksonema przyszłej witki o typowej budowie (9x2 + 2), kondensacja i zmiana kształtu jądra (jądro wyraźnie zagęszcza swoją strukturę, zmniejsza wymiary i kształt, wytworzenie mankietu z mitochondriów i usunięcie zbędnej cytoplazmy. Pozostała część cytoplazmy dawnej zostaje ona odszczepiona i sfagocytowana przez przylegającą komórkę Sertoliego, co prowadzi również do likwidacji mostków międzykomórkowych i oddzielania się pojedynczych plemników.

Komórki Sertoliego

Są to wysokie, walcowate komórki oparte na błonie podstawnej i sięgające do światła kanalika krętego. W ich przypodstawnej części znajduje się nieregularne jądro komórkowe oraz dość liczne cysterny gładkiej i szorstkiej siateczki śródplazmatycznej. Na powierzchniach bocznych i przyszczytowej cytoplazma tworzy liczne fałdy i wpuklenia, w których leżą różnicujące się komórki plemnikotwórcze. W obrębie fałdów spotykamy elementy cytoszkieletu i niewielkie mitochondria, a tuż pod błoną komórkową skupiska filamentów aktynowych i regularne, równolegle ułożone kanaliki gładkiej siateczki.

Zasadnicza funkcja komórek Sertoliego związana jest z obecnością pomiędzy nimi stref zamykających, zlokalizowanych w ich dolnej części. Połączenia te tworzą szczelną barierę (tzw. bariera krew-jądro) dzielącą kanalik nasienny na strefę zewnętrzną (przypodstawną), w której znajdują się spermatogonie oraz strefę wewnętrzną (przyśrodkową), zajętą przez pozostałe komórki plemnikotwórcze. Powstają w ten sposób dwa przedziały różniące się stężeniem hormonów oraz składem elektrolitów i substancji odżywczych. Bariera uniemożliwia przechodzenie limfocytów i makrocząsteczek do przedziału wewnętrznego, co zapobiega atakowi systemu immunologicznego na różnicujące się komórki plemnikotwórcze. W trakcie tego procesu na ich powierzchni pojawiają się bowiem antygeny rozpoznawane jako obce, ponieważ spermatogeneza rozpoczyna się dopiero w okresie pokwitania, kiedy to układ immunologiczny jest już dojrzały i niezdolny do "uczenia się" tolerancji nowych antygenów.

Przechodzenie różnicujących się komórek plemnikotwórczych przez barierę związane jest z krótkotrwałym, lokalnym przerwaniem jej ciągłości.

Komórki Sertoliego pozostają w ścisłym kontakcie z komórkami plemnikotwórczymi przez cały czas ich różnicowania. W związku z tym spełniają one funkcję odżywczą, kontrolują uwalnianie w pełni uformowanych plemników do światła kanalika i fagocytują odszczepione pod koniec spermiogenezy fragmenty cytoplazmy spermatyd. Poprzez produkcję czynników wzrostowych regulują przebieg procesu spermatogenezy. Komórki Sertoliego produkują również i wydzielają białko wiążące androgeny, zapewniając w ten sposób w obrębie przedziału wewnętrznego kanalika nasiennego wysokie stężenie męskich hormonów płciowych (głównie testosteronu) niezbędnych do prawidłowego przebiegu spermatogenezy. Syntetyzują i uwalniają także niewielkie ilości estrogenów

Gruczoł śródmiąższowy jądra

W tkance łącznej przestrzeni międzykanalikowych znajdują się niewielkie skupiska dokrewnych komórek Leydiga. Są to owalne lub wielokątne komórki, niekiedy dwujądrzaste, o średnicy ok. 20 μm i o jasnej, piankowatej cytoplaźmie. Ich powierzchnię pokrywają dość liczne mikrokosmki, a wyposażenie cytoplazmy jest charakterystyczne dla komórek sterydogennych . Unikalną cechą komórek Leydiga są obecne w nich duże krystaliczne wtręty, kryształki Reinkego, których przeciętna średnica wynosi 3 mm, a długość może dochodzić do 20 mm. Zbudowane są z regularnie ułożonych białkowych włókienek o średnicy 5 nm. Ich skład chemiczny i rola są jak dotąd niejasne.

Komórki Leydiga, pozostające pod kontrolą LH przysadki, produkują i wydzielają testosteron, główny męski hormon płciowy, oraz reninę, która poprzez angiotensynę osocza reguluje zwrotnie syntezę testosteronu. Zbiór tych komórek nazywamy gruczołem śródmiąższowym jądra.

Część dokrewna układu rozrodczego żeńskiego

Składa się z parzystych gonad (jajników) oraz dróg rodnych, z których tylko początkowy odcinek jest parzysty (jajowody), a pozostałe (macica, pochwa) są pojedyncze. Układ ten uzupełniają narządy płciowe zewnętrzne (wargi sromowe, łechtaczka, gruczoły przedsionkowe), a czynnościowo związane są z nim łożysko oraz gruczoł mleczny.

Jajnik pokryty jest jednowarstwowym płaskim (lub niskim sześciennym) nabłonkiem powierzchniowym, pod którym znajdują się pasma włókien kolagenowych przez analogię z gonadą męską nazywane torebką białawą. Na przekroju przez jajnik można wyróżnić strefę korową (inaczej część miąższową) oraz nieostro od niej odgraniczoną strefę rdzenną. Strefa korowa zawiera pęcherzyki jajnikowe w różnych stadiach rozwoju oraz ich twory pochodne, natomiast w części rdzennej lokalizują się liczne naczynia krwionośne.

Pęcherzyki jajnikowe

Pęcherzyk jajnikowy jest to komórka jajowa wraz z jej osłonkami. Osłonki pęcherzyka ochraniają komórkę jajową, pośredniczą w jej odżywianiu i poprzez wydzielanie odpowiednich hormonów stwarzają warunki dla jej dojrzewania. W zależności od fazy rozwojowej wyróżnia się kilka form pęcherzyków jajnikowych:

-pęcherzyki pierwotne (zawiązkowe). Reprezentują najmłodszą i najliczniejszą generację pęcherzyków jajnikowych, które jako jedyne obecne są przed okresem dojrzałości płciowej. Są to twory kuliste, składające się z oocyta pierwszego rzędu oraz jednej warstwy otaczających go płaskich komórek pęcherzykowych o charakterze nabłonka, spoczywających na błonie podstawnej. Oocyt zatrzymany jest na etapie profazy I-go podziału redukcyjnego.

-pęcherzyki wzrastające. Stanowią następne stadium rozwoju pęcherzyków jajnikowych. Są większe od poprzednich i znajdują się w głębszych rejonach jajnika.

Powiększenie rozmiarów pęcherzyka wzrastającego wynika zarówno ze wzrostu oocyta, jak i z pogrubienia warstwy otaczających go komórek. Komórki pęcherzykowe przyjmują najpierw kształt sześcienny, potem walcowaty, po czym dzielą się na kilka warstw. Na granicy oocyta i komórek pęcherzykowych pojawia się bezstrukturalna otoczka przeźroczysta (zona pellucida), stanowiąca produkt wydzielniczy oocyta. Otoczkę przeźroczystą przebijają wypustki oocyta i komórek pęcherzykowych, które łączą się ze sobą połączeniami o charakterze neksusów. Dzięki temu komórki pęcherzykowe regulują metabolizm oocyta, a w szczególności hamują jego dojrzewanie. Począwszy od momentu, gdy komórki pęcherzykowe wytworzą pokład dwuwarstwowy, łącznotkankowy zrąb otaczający pęcherzyk zaczyna się przekształcać w osłonkę pęcherzyka. Osłonka ta początkowo składa się wyłącznie z wydłużonych fibroblastów, lecz później różnicuje się na osłonkę pęcherzyka wewnętrzną i niezbyt ostro od niej odgraniczoną osłonkę pęcherzyka zewnętrzną. Osłonka wewnętrzna zawiera naczynia krwionośne i komórki o charakterze fibroblastów, które stopniowo przekształcają się w komórki wewnątrzwydzielnicze. Warstwę zewnętrzną osłonki pęcherzyka budują głównie włókna kolagenowe.

-pęcherzyki dojrzewające. Gdy komórki pęcherzykowe podzielą się już na 6-12 warstw, pojawiają się między nimi przestrzenie wypełnione płynem pęcherzykowym. Płyn ten stanowi zarazem produkt wydzielniczy komórek pęcherzykowych, jak i przesącz z naczyń krwionośnych osłonki wewnętrznej. W pęcherzyku dojrzewającym

komórka jajowa osiąga swoje maksymalne rozmiary. Walcowate komórki, które ją bezpośrednio otaczają, tworzą wieniec promienisty. Pozostałe komórki pęcherzykowe noszą nazwę warstwy ziarnistej.

Komórki osłonki wewnętrznej powiększają swoje rozmiary i rozpoczynają produkcję androgenów, które po przekazaniu do komórek warstwy ziarnistej podlegają aromatyzacji do estrogenów. Produkcja tych hormonów wymaga zatem współdziałania dwóch populacji komórkowych.

-pęcherzyk dojrzały (pęcherzyk Graafa). Jest to pęcherzyk o dużych rozmiarach (1-1,5 cm), którego wnętrze zajmuje jedna jama wypełniona płynem pęcherzykowym. Ściany pęcherzyka utworzone są idąc kolejno od strony jamy z błony ziarnistej oraz warstwy wewnętrznej i zewnętrznej osłonki pęcherzyka. Oocyt wraz z komórkami wieńca promienistego znajduje się zwykle blisko ściany pęcherzyka, w grupie komórek warstwy ziarnistej, tworzących wzgórek jajonośny. Pęcherzyk Graafa zajmuje całą grubość warstwy korowej jajnika, a nawet wystaje ponad jego powierzchnię. Krótko przed owulacją na wystającej części pęcherzyka pojawia się zagłębienie zwane stigma, które stanowi miejsce pęknięcia ściany pęcherzyka. W przeciwieństwie do przekrwionej reszty ściany pęcherzyka miejsce to jest bledsze, gdyż naczynia krwionośne zostają odsunięte na boki. Pod wpływem LH komórki warstwy ziarnistej zaczynają produkować progesteron. Sama owulacja polega na pęknięciu przygotowanej w ten sposób ściany pęcherzyka, z którego wypływa płyn pęcherzykowy wraz z komórką jajową i jej wieńcem promienistym.

Ciałko żółte powstaje w miejscu pękniętego pęcherzyka Graafa. Zapadnięta i pofałdowana ściana pęcherzyka ulega pogrubieniu poprzez rozrost (powiększenie rozmiarów) przede wszystkim komórek warstwy ziarnistej, które przekstałcają się w komórki ziarnisto-luteinowe. W komórkach tych następuje przestawienie metabolizmu w kierunku produkcji progesteronu, czemu towarzyszy rozwój cech ultrastrukturalnych charakterystycznych dla komórek sterydotwórczych. Od strony osłonki wewnętrznej na teren ciałka żółtego wnikają włosowate naczynia krwionośne, którym towarzyszą komórki osłonki wewnętrznej przekształcające się w komórki osłonkowo-luteinowe.

W ciałku żółtym wytwarzane są głównie progesteron (w komórkach ziarnisto-luteinowych) i estrogeny (przy udziale obu populacji komórek luteinowych). Czas trwania ciałka żółtego zależy od losów komórki jajowej. Jeżeli komórka ta nie zostanie zapłodniona, to ciałko żółte (zwane wtedy ciałkiem żółtym menstruacyjnym) od ok. 25 dnia cyklu podlega degeneracji tłuszczowej. Substancje pochodzące z rozpadłych komórek oraz wnikające pasma kolagenowe tworzą ciałko białawe, które stopniowo zanika w ciągu dwóch kolejnych cykli. W przypadku implantacji zapłodnionej komórki jajowej w błonie śluzowej macicy, czas trwania ciałka żółtego ulega przedłużeniu. Powstałe w ten sposób ciałko żółte ciążowe jest większe od ciałka żółtego menstruacyjnego (ponad 2 cm średnicy) i kontynuuje produkcję hormonów sterydowych do IV miesiąca ciąży, kiedy funkcję tę przejmuje łożysko. Pod koniec ciąży ciałko żółte ciążowe stopniowo degeneruje, a pozostałe po nim duże ciałko białawe stanowi trwałą bliznę na powierzchni jajnika.

Spośród wszystkich pęcherzyków jajnikowych mniej niż 1% osiąga stadium owulacji. Większość z nich ginie wcześniej, co poprzedzone jest szczególną formą degeneracji, którą nazywamy atrezją

Wykład nr 7 Narząd wzroku

W skład narządu wzroku wchodzą: gałka oczna, poruszające ją mięśnie oraz spojówka, powieki i gruczoły łzowe, spełniające funkcje ochronne.

Ogólna budowa gałki ocznej

Gałka oczna ma postać zbliżoną do kuli o średnicy ok. 24 mm. Jej ściana składa się z trzech warstw. Idąc od zewnątrz są to:

- błona włóknista: twardówka i rogówka,

- błona naczyniowa: naczyniówka właściwa, ciałko rzęskowe i tęczówka,

- błona nerwowa: siatkówka (część wzrokowa i część ślepa).

Ponadto w osi gałki ocznej, w jej przedniej części leży soczewka, anatomicznie związana z ciałkiem rzęskowym.

Wnętrze gałki ocznej wypełnia galaretowate ciało szkliste, z wyjątkiem dwóch komór oka, w których znajduje się płyn wodnisty. Komora przednia ograniczona jest przez tylną powierzchnię rogówki i przednią powierzchnię tęczówki, natomiast komora tylna otacza soczewkę i bocznie ogranicza ją ciałko rzęskowe, od przodu tylna powierzchnia tęczówki, od tyłu zaś styka się z ciałem szklistym. Otwór źreniczy, leżący centralnie w tęczówce umożliwia połączenie między komorami.

Promień świetlny w drodze do siatkówki przechodzi kolejne środowiska przejrzyste optycznie: rogówkę, płyn wodnisty komory przedniej, soczewkę oraz ciało szkliste. Rogówka i soczewka załamują światło (działają jak soczewki skupiające).

Błona włóknista (zewnętrzna) - zbudowana jest z:

• twardówki, która otacza gałkę oczną od zewnątrz, zajmuje 4/5 jej obwodu i jest zbudowana ze zbitej tkanki łącznej, zawierającej pęczki włókien kolagenowych z domieszką włókien sprężystych.. Twardówka jest silnie uwodniona, nieprzeźroczysta, a duża zawartość kolagenu nadaje jej białą barwę, stąd nazywana jest też białkówką oraz

- rogówki, tworzącej przednią (ok. 1/5 obwodu), nieco bardziej wypukłą część błony zewnętrznej; jej grubość wynosi około 1 mm, jest nieunaczyniona i przejrzysta. Pokryta jest nabłonkiem wielowarstwowym (5 pokładów komórek) płaskim nierogowaciejącym wykazującym wybitne zdolności regeneracyjne. Pod nabłonkiem znajduje się zrąb zbudowany z włókien kolagenowych i włókien sprężystch. Przejrzystość rogówki wynika z braku naczyń, regularnego układu blaszek kolagenowych oraz odpowiedniego (słabszego od twardówki) uwodnienia. Rogówka silnie skupia światło, jej siła załamywania jest stała i wynosi ok. 42 dioptrie. Pełni ponadto rolę ochrony mechanicznej, a dzięki bogatemu unerwieniu nabłonka zewnętrznego umożliwia odruchy obronne (zaciskanie powiek i zwiększony wyciek łez).

Błona naczyniowa zbudowana jest z trzech odcinków:

• naczyniówki właściwej - która leży między twardówką a siatkówką (jej częścią optyczną), zajmuje większą część obwodu gałki ocznej, ku przodowi przechodzi w ciałko rzęskowe. Zawiera znaczne ilości elementów sprężystych, a przede wszystkim naczyń krwionośnych. Naczyniówka właściwa jest bogata w melanocyty, czemu zawdzięcza barwę i nazwę jagodówki. Występują w niej też makrofagi, limfocyty, plazmocyty mastocyty, a w blaszce naczyń włosowatych także komórki nerwowe i liczne włókna nerwowe.Głównym zadaniem naczyniówki właściwej jest odżywienie zewnętrznych warstw siatkówki

- ciałko rzęskowego, stanowiącego przedłużenie naczyniówki właściwej ku i jest najgrubszą częścią błony

naczyniowej. Na przekroju ma kształt wysmukłego trójkąta, zwróconego podstawą ku przodowi; jedna jego ściana

przylega do twardówki, przeciwna kontaktuje się z ciałkiem szklistym (część gładka), a w części przedniej z płynem

wodnistym (część sfałdowana). Rejon ten wraz z "podstawą" ciałka rzęskowego tworzy uwypuklenia zwane

wyrostkami rzęskowymi, zwieszającymi się do tylnej komory oka

Budowa zrębu ciałka rzęskowego jest odmienna w różnych jego obszarach. Wyrostki rzęskowe tworzy luźna tkanka łączna bogata w naczynia krwionośne. Wyrostki oraz cała powierzchnia ciałka rzęskowego zwrócona do ciała szklistego pokryte są nabłonkiem sprawiającym wrażenie nabłonka dwuwarstwowego sześciennego, który należy do części ślepej siatkówki. Od nabłonka wyrostków rzęskowych odchodzą więzadełka zawieszające soczewkę (więzadełka Zinna). Rejon przylegający do kąta utworzonego przez rogówkę i tęczówkę (tzw. kąt przesączu) jest bogaty we włókna kolagenowe i sprężyste tworzące system beleczek (sieć beleczkowa). Obszary między beleczkami wypełnia płyn wodnisty. Zrąb części centralnej ciałka rzęskowego oraz rejonu bliskiego twardówki tworzy tkanka łączna bogata w włókna sprężyste oraz pęczki komórek mięśniowych gładkich o układzie okrężnym, południkowym i promienistym; spotyka sie tu także liczne melanocyty.

Czynność ciałka rzęskowego obejmuje produkcję i resorbcję płynu wodnistego oraz - wspólnie z soczewką (p. dalej) - regulację ostrości widzenia (akomodację).

- tęczówki, która jest zwężonym przedłużeniem ciałka rzęskowego ku przodowi, oddziela od siebie obie komory oka i dotyka przedniej powierzchni soczewki. W centrum tęczówki znajduje się otwór źreniczy. Zrąb tęczówki tworzy luźna tkanka łączna bogata w melanocyty, których ilość decyduje o barwie oczu, oraz liczne naczynia krwionośne. Powierzchnia tylna tęczówki pokryta jest nabłonkiem części ślepej siatkówki z którego wywodzą się pęczki komórek mioepitelialnych o układzie okrężnym, tworzące zwieracz źrenicy.

Zadaniem tęczówki jest adaptacja oka do zmiennych warunków oświetlenia (minimalne/maksymalne rozwarcie źrenicy - ilość światła 1/30) oraz zabezpieczenie gałki ocznej przed wnikaniem światła rozproszonego.

Soczewka

Jest dwuwypukła (krzywizna tylna jest większa), jej średnica wynosi ok. 10 mm a grubość ok. 5 mm. Odpowiada za akomodację, czyli zdolność ostrego widzenia obiektów bliskich i odległych. Składa się z torebki, nabłonka, zbudowanego z jednej warstwy sześciennych komórek ułożonych w przedniej części soczewki pod torebką. W okolicy równika soczewki, komórki nabłonka wydłużają się, przesuwają ku środkowi i przekształcają w włókna soczewkowe, wysoko zróżnicowane, wąskie, tracące jądra. Ponieważ ilość włókien oraz ich kondensacja i sztywność narasta (szczególnie w części środkowej soczewki zwanej jądrem), soczewka staje się z wiekiem coraz mniej sprężysta; powoduje to ograniczenie akomodacji u osób starszych. Soczewka jest zawieszona na tzw. więzadełkach Zinna, które odchodzą od okolicy równika soczewki i dochodzą do ciałka rzęskowego. Tworzą je delikatne włókna kolagenowe .

Siła łamiąca soczewki wynosi ok. 16 dioptrii i jest zmienna: zależy od kształtu soczewki, który jest wypadkową działania dwóch sił: naturalnej tendencji soczewki do przyjmowania postaci bardziej wypukłej i przeciwstawnego działania więzadełek Zinna (napinanych głównie układami elastycznymi błony naczyniowej), powodującego jej spłaszczenie. Skurcz mięśni ciałka rzęskowego przesuwa je do przodu, co zmiejsza ich napięcie i pozwala soczewce przyjąć kształt bardziej wypukły.

Ciało szkliste

Wypełnia przestrzeń ograniczoną przez siatkówkę, część płaską ciałka rzęskowego i soczewkę. Jest silnie uwodnione (99.9 %).

Siatkówka

Jest wewnętrzną warstwą gałki ocznej i dzieli się na dwa odcinki: omówioną poprzednio część ślepą pokrywającą ciałko rzęskowe i tylną powierzchnię tęczówki oraz część optyczną leżącą na naczyniówce właściwej. Część optyczna siatkówki, przystosowana do odbioru bodźców świetlnych i przekształcania ich w bodźce nerwowe, zbudowana jest z nabłonka barwnikowego oraz z 3 pokładów neuronów o warstwowym układzie. Są to kolejno (idąc od nabłonka barwnikowego): (I) komórki pręcikowe i czopkowe, (II) komórki dwubiegunowe i (III) komórki zwojowe. Dodatkowo w siatkówce występują neurony o charakterze kojarzeniowym oraz komórki glejowe .

Nabłonek barwnikowy jest nabłonkiem jednowarstwowym sześciennym, Główne zadanie nabłonka barwnikowego to: absorbcja rozproszonego światła, fagocytoza dysków błoniastych pręcików i magazynowanie witaminy A. Pręciki (ok. 120 mln), zawierające barwnik rodopsynę, odpowiedzialne są za widzenie w ciemności, czopki (ok. 7 mln), zawierające barwnik jodopsynę za widzenie ostre i barwne.

Szczególne obszary siatkówki (plamka ślepa i żółta)

Plamka ślepa. Obszar, w którym zbierają się włókna nerwowe opuszczające gałkę oczną jest pozbawiony innych elementów siatkówki (plamka ślepa). W tym miejscu wchodzi do wnętrza gałki ocznej tętnica centralna siatkówki i wychodzą naczynia żylne. Włókna nerwowe ulegają mielinizacji dopiero na terenie pęczka wzrokowego.

Plamka żółta. Tworzy ją niewielki, owalny rejon siatkówki, leżący centralnie w tylnej części gałki ocznej.

W tym miejscu perikariony, ich wypustki oraz naczynia krwionośne są odsunięte na boki (otaczają tzw. dołek centralny),

dzięki czemu światło ma łatwiejszy dostęp do fotoreceptorów. W plamce żółtej występują wyłącznie czopki, dłuższe i smuklejsze niż w innych rejonach siatkówki. Każda komórka czopkowa łączy się z jedną komórką dwubiegunową (jednosynaptyczną) a ta z kolei z jedną komórką zwojową. Stąd plamka żółta, a zwłaszcza dołek centralny jest miejscem ostrego (i barwnego) widzenia.

Spojówka - jest to cienka błona śluzowa pokrywająca twardówkę w przedniej części gałki ocznej oraz wewnętrzne powierzchnie powiek.

Powieki - są fałdami służacymi ochronie i nawilżaniu oka. Rusztowanie powieki tworzy płytka zbudowana ze zbitej tkanki łącznej nosząca nazwę tarczki oraz mięśni. Przednia powierzchnia powieki pokryta jest delikatną skórą, a tylna spojówką, która leży bezpośrednio na tarczce. W skórze pokrywającej brzegi powiek występują korzenie krótkich, grubych włosów (rzęsy), ułożonych w 3-4 szeregi.

W powiece występują charakterystyczne dla niej gruczoły Meiboma. Są to rozgałęzione gruczoły łojowe zlokalizowane wewnątrz tarczki, uchodzące 15-20 ujściami na brzegu powieki blisko przejścia skóry w spojówkę. Ich wydzielina natłuszcza brzegi powiek, co zapobiega wyciekowi łez, a na spojówce i rogówce tworzy warstewkę ograniczającą ich parowanie.

Gruczoł łzowy

Jest gruczołem o budowie zrazikowej, zlokalizowanym w przednio-górnej skroniowej okolicy oczodołu. Łzy nawilżają spojówkę i rogówkę, a ich nadmiar odpływa kanalikami łzowymi do jamy nosowej.

13

---