VAZIVO Znázornění vazivových vláken Typy vazivových buněk Druhy vaziva, stavba a funkce Mikroskopování preparátů A1-A6 Ústav histologie a embryologie Doc. MUDr. Zuzana Jirsová, CSc. Předmět: Obecná histologie a obecná embryologie B02241 Praktická cvičení
Znázornění vazivových vláken Kolagenní vlákna jsou eosinofilní, barví se kyselými barvivy: eosin (růžověčerveně, HE), světlá zeleň (zelený trichrom), anilinová modř (modrý trichrom a AZAN), pikrofuchsin (červeně, Weigert van Giesonova metoda) Kolagenní vlákna se dále barví šafránem (žlutě, žlutý trichrom) Elastická vlákna se neznázorní základními barvícími metodami (slabě se přibarvují některými kyselými barvivy, např. eosinem). K průkazu bílkoviny elastinu se používají speciální barviva, která obarví elastická vlákna a elastické blanky v cévách: orcein -červenohnědě, aldehydový fuchsin (aldehydfuchsin) + - fialově, resorcinfuchsin černě (záleží na přípravě barvícího roztoku, mohou být i fialová) + znázorní také hlen a B buňky Langerhansových ostrůvků Retikulární vlákna jsou složena z fibril tvořených kolagenem typu III, který má relativně vysoké zastoupení cukrů (6 12 % hexos,) - to způsobuje špatnou barvitelnost vláken, ale umožňuje jejich průkaz PAS reakcí a podmiňuje jejich argyrofilii. Proto se k průkazu retikulárních vláken používají impregnační metody prosycení tkáně solemi stříbra, které se vyredukuje na povrchu vláken a obarví je černě.
VAZIVO Pojivová tkáň je složená z: buněk a mezibuněčné hmoty amorfní hmota vazivová vlákna: kolagenní elastická a retikulární BUŇKY VAZIVA (heterogenní složka vaziva). Vývoj (specializace) vazivové tkáně vedl k diferenciaci buněk s různou morfologickou a funkční charakteristikou Fixní (usedlé) buňky Fibroblasty, fibrocyty, myofibroblasty Retikulární buňky Pigmentové buňky, melanocyty Volné (bloudivé) buňky Tukové buňky, adipocyty Makrofágy (histiocyty) Heparinocyty, žírné buňky Plasmatické buňky, plasmocyty Leukocyty (neutrofily, eozinofily, bazofily, monocyty a lymfocyty)
AMORFNÍ HMOTA - 1 Viskózní, bezbarvá, průsvitná hmota s vysokým obsahem vody, ve světelném mikroskopu se jeví jako amorfní, vyplňuje prostory mezi buňkami a vlákny. Je složena z: glykosaminoglykanů (GAG), proteoglykanů (PG) a adhesních (multiadhesních, strukturních) glykoproteinů. Dále obsahuje látky vyměňované mezi buňkami a krevním oběhem. GLYKOSAMINOGLYKANY tvoří lineárnířetězce, jsou to polymery složené z disacharidových jednotek (složených z hexosaminu a hexuronové kyseliny). GAG jsou produkované v Golgiho komplexu, s výjimkou kyseliny hyaluronové, jsou sulfonované a připojeny kovalentní vazbou na proteiny, s nimiž vytvářejí proteoglykany (jedná se o proces posttranslační modifikace proteinů).
AMORFNÍ HMOTA - 2 Hyaluronát (sůl kyseliny hyaluronové, HA) je nesulfonovaný GAG a není navázán na protein. Má velmi dlouhou molekulu, je schopný vázat velký objem vody (silně hydrofilní). Podmiňuje řidší konzistenci vaziva, hojně zastoupen v rosolovitém vazivu, ve sklivci a v synoviální tekutině. HA má schopnost spojovat PG do proteoglykanových agregátů. Sulfonované GAG (dříve mukopolysacharidy) podmiňují vyšší konzistenci amorfní hmoty; jejich molekuly jsou bohaté na sulfátové a karboxylové skupiny, takže chovají se jako polyanionty, jsou bazofilní a hydrofilní (silný negativní náboj podmiňuje schopnost vázat sodné ionty a vodu). Výskyt ve vazivu: chondronroitinsulfát, dermatansulfát (kožní vazivo, šlacha), keratansulfát (rohovka); lamina basalis: chondronroitinsulfát, heparansulfát; heparinocyty (a bazofilní granulocyty) heparin
AMORFNÍ HMOTA - 3 PROTEOGLYKANY jsou složeny z proteinového vlákna a GAG. GAG jsou kolmo navázané k podélné ose proteinu (kovalentní vazby pomocí specifických trisacharidových komplexů). Vyskytují se ve všech pojivových tkáních. Prostorové uspořádání, hydratace a negativní náboj PG ovlivňuje difúzi látek ve tkáni. Výskyt: decorin (vazivo), versican (stěna krevních cév), perclan (lamina basalis), lumican (rohovka), syndecan (transmembránový protein cytoplasmatické membrány), serglycin (heparinocyty - intracelulární PG s heparinovýmiřetězci) ADHESNÍ GLYKOPROTEINY stabilizují mezibuněčnou hmotu vaziva a připojují povrch buněk k složkám mezibuněčné hmoty (lamininy, fibronektin, tenascin, entaktin) Fibronektin je produkován fibroblasty a dalšími buňkami, váže se na povrch buněk, kolagenu, fibrinu a na heparansulfát PG; podílí se na adhezi a migraci buněk. Lamininy (adhesní molekuly lamina basalis a laminaexterna), produkovány epithelovými, endothelovými a dalšími buňkami; má vazebná místa pro integriny, syndecan a komponenty lamina basalis.
Vláknitá složka mezibuněčné hmoty vaziva Vláknitá složka podmiňuje pevnost, pružnost, odolnost na tlak a tah Kolagenní vlákna jsou pevná a odolná na tah a tlak, při větším nakupení mají bělavou barvu. Varem se kolagenní vlákna rozpouštějí a po zchladnutí dávají klih, účinkem slabých kyselin bobtnají, jsou štěpeny pepsinem a kolagenasou. Kolagenní vlákna jsou složena z fibril tvořených kolagenem typu I, jejich průměr (2-20 µm) závisí na počtu fibril. Zralá kolagenní vlákna obsahují na povrchu ještě kolageny typu XII a XIV, které napomáhají prostorovému uspořádání vláken ve vazivu. Kolagenní vlákna se barví se kyselými barvivy. Základní vlastností elastických vláken je pružnost (elasticita), mají schopnost protáhnout se až o 50% své délky. Ve SM se jeví jako homogenní, silně světlolomná vlákna ( průměr okolo 2 µm). Silně se větví, v řídkém kolagenním vazivu vytvářejí jemnou síť (přibarvují se eosinem, nelze je rozlišit od kolagenních vláken). Při větším nahromadění (lig. flava) mají žlutou barvu. Jejich hlavní složkou je elastin - liší se od kolagenu odolností vůči varu, působení zředěných kyselin, alkálií i běžných proteáz; je štěpen pankreatickou elastasou a zastoupením aminokyselin desmosinu a isodesmosinu. V transmisním elektronovém mikroskopu je vidět druhá strukturní složka vláken, mikrofibrily (složené z glykoproteinu fibrillinu, průměr 8-12 nm). Paralelně probíhající mikrofibrily jsou první stavební složkou elastických vláken. Mezi ně se postupně ukládá elastin, zralá vlákna mají mikrofibrily pouze při obvodu.
Kolagenní vlákna (složena z fibril tvořených kolagenem typu I) HE, kolagenní vlákna obarvena eosinem (eosinofilní) Kolagenní vlákna obarvená anilinovou modří (ÚHIEM) 1 Kolagenní vlákna obarvená světlou zelení (Obr. 1,2,3: Wheater s Funct. Histology, 2000) 2 3 AZAN (k. vlákna modrá, jádra červená)
Řídké kolagenní vazivo, průkaz elastických vláken orceinem (slizniční vazivo, močový měchýř) Husté neuspořádané kolagenní vazivo (kůže, elastická vlákna obarvena orceinem hnědě) přechodní epitel kolagenní vlákna elastická vlákna elastická vlákna Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM Elastická vlákna Zralá vlákna (EM) se skládají z amorfní substance (bílkovina elastin), obklopené svazečky mikrofibril (glykoprotein fibrillin) ELASTIN se barví speciálními barvivy orcein, aldehydfuchsin, resorcinfuchsin elastické blanky, orcein Elastické blanky: vyskytují se v cévách (membranae fenestratae)
Retikulární vlákna Retikulární vlákna jsou jemná vlákna (průměr okolo 0,5-1 µm), která jsou zpravidla síťovitě uspořádaná. Retikulární vlákna jsou složena z fibril tvořených kolagenem typu III, který má relativně vysoké zastoupení cukrů (6 12 % hexos,), což způsobuje špatnou barvitelnost vláken, ale umožňuje jejich průkaz PAS reakcí a podmiňuje jejich argyrofilii. Proto se k průkazu retikulárních vláken používají impregnační metody. Výskyt: retikulární vlákna vytvářejí sítě okolo svalových buněk, v endokrinních žlázách a v parenchymových orgánech, kolem tukových buněk a malých krevních cév. Vyskytují se v lamina reticularis bazální membrány a v retikulárním vazivu Impregnace retikulárních vláken (kůra nedledviny) Hladké svalstvo (PAS reakce) - retikulární vlákna Mikrofotografie: Junqueira s Basic Histology, Mescher, 2010 doc. M. Jirkovská
TYPY VAZIVOVÉ TKÁNĚ Mesenchym Rosolovité vazivo Retikulární vazivo Kolagenní vazivo a) řídké kolagenní vazivo b) husté kolagenní vazivo: 1) neuspořádané (plsťovité) 2) uspořádané Elastické vazivo (elastické vazy lig. vocale, ligg. flava) Tukové vazivo (bílá a hnědá tuková tkáň)
MESENCHYM embryonální tkáň, základ pro vývoj všech druhů pojivové tkáně, krevních elementů (mesoblastové období krvetvorby), hladkého svalstva, krevních a lymfatických cév Mikrofotografie: Stevens, Lowe, Histology, 1993 J
Rosolovité vazivo Vazivo bohaté na amorfní hmotu (hyaluronát), dále obsahuje fibroblasty (F), jemná kolagenní a retikulární vlákna F F F Pupečník (Whartonův rosol), HE Mikrofotografie: Jungueira s Basic Histology, Mescher, 2010
Retikulární vazivo Specializovaná forma vaziva, skládá se z retikulárních buněk (modifikované fibroblasty, produkují kolagen typu III, proteoglykany a adhesní proteiny) a retikulárních vláken. Retikulární buňky mají hvězdicovitý až nepravidelný tvar, spojují se svými výběžky v prostorovou síť. Výskyt: stroma hemopoetických orgánů: červená kostní dřeň, slezina a lymfatické uzliny Schéma stavby retikulárního vaziva Slezina, impregnace retikulárních vláken Junqueira, Carneiro, Basic Histology, 2003 Mikrofotografie: Wheater s Funct. Histology, 2000 retikulární buňky retikulární vlákna
KOLAGENNÍ VAZIVO Kolagenní vazivo se skládá z buněk a mezibuněčné hmoty, ve které jsou zastoupena kolagenní vlákna, ale mohou se zde vyskytovat i elastická a retikulární vlákna. Podle množství a uspořádání kolagenních vláken rozlišujeme: a) Řídké kolagenní vazivo: má bohatě zastoupenou buněčnou složku, obsahuje mírně viskosní amorfní hmotu a nepravidelně uspořádaná kolagenní vlákna. Nejrozšířenější typ vaziva: slizniční a podslizniční vazivo, stratum papillare dermis, intersticiální vazivo ve žlázách. Podpůrná a výplňová funkce, slouží jako prostředí pro výměnu látek mezi krví a buňkami. Vazivové buňky se účastní při obranných reakcích organismu. b) Husté kolagenní vazivo: převažující složka silná kolagenní vlákna, málo amorfní hmoty, buňky: fibroblasty, fibrocyty). Vyskytuje se jako: neuspořádané (plsťovité): kožní vazivo, bělima oka, obaly orgánů uspořádané: šlacha, ligamenta, fibrosní blány lamelové vazivo (stroma rohovky oka)
FIBROBLASTY produkují mezibuněčnou hmotu vaziva F M C A Kolagenní fibrily F F Fibroblasty, synteticky aktivní buňky, jsou protáhlé elementy vybíhající v nepravidelné výběžky; mají oválné jádro (N) s jemnou chromatinovou strukturou a výrazným nukleolem. Cytoplasma je bazofilní, obsahuje bohatě vytvořené zrnité endoplasmatické retikulum (ER), vyvinutý Golgiho komplex (G) a četné mitochondrie (M). Fibrocyty, klidová stádia, jsou vřetenovité buňky, mají protáhlé tmavší jádro a eosinofilní cytoplasmu. Myofibroblasty obsahují aktinová a myosinová filamenta (jako hladké svalové buňky). Při hojení rány se podílejí na jejím stažení. B F F A (elektronogram): Wheater s Functional Histology, 2004 B: Jungueira s Basic Histology, A. Mescher, 2010 C: Fibroblasty v podkožním vazivu králíka, Sbírka ÚHIEM F = fibroblasty
MAKROFÁGY vysoká schopnost fagocytosy. Vzhled buněk závisí na funkčním stavu a lokalizaci. V klidovém stavu se podobají fibrocytům, stimulované buňky mají nepravidelně ovoidní tvar, četné lysosomy, dobře vyvinutý Golgiho komplex a granulární ER (GER). Makrofágy jsou konečnou fází životního cyklu monocytů, které opouštějí krevní cirkulaci a migrují do vaziva, kde se diferencují v tkáňové makrofágy. Buňka se zvětšuje, aktivuje se proteosyntesa, rozvíjí se Golgiho komplex, tvoří se lysosomy, cytoskelet (mikrotubuly, mikrofilamenta). Díky pohyblivosti a schopnosti fagocytosy představují makrofágy důležitou obrannou složku organismu mononukleárního fagocytového systému, MFS. Makrofág se uplatňuje při místní obraně i při imunitních reakcích ve spojení s lymfocyty lysosomy jádro ZJ Makrofágy obsahující rezavě hnědá granula hemosiderinu (HE) ZJ Makrofág (elektronogram) GER
HEPARINOCYTY (Obr.: Jungueira s Basic Histology, A. Mescher, 2010) SV SV = svalové vlákno, BV = malá žíla, G= granula, M = mitochondrie, N = nukleus, E = elastické vlákno, C = kolagenní vlákno Heparinocyty se vyskytují v řídkém kolagenním vazivu okolo cév, ve slizničním vazivu trávicí trubice a dýchacích cest, ve stratum papillare kožního vaziva. Heparinocyty jsou nepravidelně ovoidní buňky, mají kulaté až oválné jádro, jejich cytoplasma je vyplněna granuly, která obsahují heparin (antikoagulační účin), histamin (zvyšuje propustnost stěny postkapilárních venul), neutrální proteázy, eosinofilní chemotaktický faktor. Granula jsou metachromatická, barví se alciánovou modří, jsou PAS-pozitivní. Buněčná membrána heparinocytů obsahuje receptory pro IgE. Navázáním alergenu na IgE se spouští alergická reakce. G
PLAZMATICKÁ BUŇKA, PLAZMOCYT Funkce: produkce protilátek Efektorová buňka B lymfocytu Ovoidní buňka s excentricky uloženým jádrem (umístění chromatinových hrudek při jaderném obalu propůjčuje jádru loukoťovitý vzhled, N). Paranukleárně je uložený rozsáhlý Golgiho komplex (G) a centrioly. Cytoplasma obsahuje bohatě vytvořené granulární ER (často s rozšířenými cisternami x), které podmiňuje bazofilii cytoplasmy. Schéma plasmocytu Krstić, Illust. Encycl. of Human Histology, 1984 N centriol x oblast Golgiho komplexu bazofilní cytoplazma x Elektronogram:Jungueira, Carneiro, Basic Histology, 2003 M = mitochondrie R = granulární ER ÚHIEM excentricky uložené jádro Dřeňový nátěr barvený Pappenheimovou metodou
Schéma stavby melanocytu Krstić, Illustrated Encyclopedia of Human Histology, 1984 kolagenní fibrily (C) MELANOCYTY: neuroektodermový původ (crista neuralis) Rozvětvené protáhlé buňky, cytoplasma vyplněná tmavě hnědými granuly melaninu výběžky (P) melanocytu jádro melanocyty Řídké kolagenní vazivo duhovky, HE (ÚHIEM) M = melaninová granula, Me = melanosomy Cévnatka, řez obarvený toluidinovou modří (ÚHIEM)
V hustém kolagenním vazivu převažuje vláknitá složka, amorfní hmota je zastoupena v malém množství. Mezi silnými kolagenními vlákny se nacházejí oploštělé fibroblasty/fibrocyty. Neuspořádané HKV je charakterizováno nepravidelným uspořádáním kolagenních vláken (KV), které tvoří svazky (CB) probíhající v různých směrech. Mezi svazky jsou sporadicky uloženy oploštělé fibroblasty (F), jejichž výběžky zasahují mezi kolagenní vlákna (šipka) a ojedinělá elastická vlákna (E) Kožní vazivo, elastická vlákna obarvena orceinem (hnědě), kolagenní vlákna lehce přibarvena (šipka) Schéma stavby hustého neuspořádaného kolagenního vaziva KV příčný řez podélný řez kolagenním vláknem E E ÚHIEM E Schéma: Krstić, Illustrated Encyclopedia of Human Histology, 1984
Příčný řez ŠLACHA, HE Podélný řez SV SV SV Křídlovité buňky Peritenonium Jádra fibroblastů Kolagenní vlákna Šlacha (husté uspořádané kolagenní vazivo) se skládá z paralelně uložených kolagenních vláken, která jsou uspořádaná do svazků. Mezi kolagenními vlákny je nepatrné množství amorfní hmoty, ve které jsou uloženy protáhlé fibroblasty. Jejich tenké výběžky zasahují jako křídla mezi vlákna (patrno na příčných řezech), což vedlo k jejich pojmenování křídlovité buňky; také se označují tendinocyty. Povrch šlachy kryje vazivové pouzdro epitenonium. Jednotlivé svazky (SV) obaluje peritenonium -řídké kolagenní vazivo, které rovněž vyplňuje prostory mezi svazky a Mikrofotografie: Sbírka ÚHIEM obsahuje cévy a nervy.
Kožní vazivo dermis Stratum papillare (a) řídké kolagenní vazivo P = vazivové papily Stratum reticulare (b) husté neuspořádané kolagenní vazivo Epidermis vrstevnatý dlaždicový rohovějící epitel Foto: ÚHIEM P P P a b
POHYB TEKUTINY VAZIVOVOU TKÁNÍ Schéma: Jungueira s Basic Histology, A. Mescher, 2010 hydrostatický tlak osmotický tlak kapilára arteriola venula lymfatická kapilára krevní kapiláry Mezi arteriálním a venózním koncem krevních kapilár dochází k poklesu hydrostatického tlaku a zvýšení osmotického tlaku. Tekutina, která opouští kapiláru na arteriálním konci, se do ní vrací na venózním konci. Část tekutiny je odváděna mízní kapilárou.
KREVNÍ A LYMFATICKÉ CÉVY V ŘÍDKÉM KOLAGENNÍM VAZIVU K PCV 2 LC 1 PVC = postkapilární venula, A = arterie, V = véna K = kapilára, LC = lymfatická céva, CH = chlopně LC l c CH Mikrofotografie: (1) Netter s Essential Histology, 2008 (2) Functional Histology, JB Kerr, 2010 (3) Wheater s Functional Histology, 2000 3
BÍLÁ TUKOVÁ TKÁŇ (barva závisí na množství karotenů) AZAN V tukovém vazivu (bílé tukové tkáni) jsou adipocyty seskupené do lalůčků, oddělených řídkým kolagenním vazivem, ve kterém probíhají cévy a nervy. Mezi tukovými buňkami probíhají krevní kapiláry (C). Okolo tukových buněk jsou vytvořené sítě retikulárních vláken, které buňky spojují do lalůčků. Funkce tukového vaziva: metabolický význam jako zásobárna energie, plní funkci tepelného isolátoru, je mechanickou oporou pro některé orgány. Výskyt: podkožní vazivo, orbita, pouzdro okolo ledviny, obaluje nervově cévní svazky. HE Tukové buňky obsahují jednu velkou tukovou kapénku. Okolo tukové kapky je úzký lem cytoplasmy, v níž je uloženo jádro (N). Na parafinových řezech při zalévání dochází k extrakci lipidů; tukové buňky mají v místě tukové kapky prázdný prostor označovaný jako vakuola, což vedlo k pojmenování univakuolární adipocyty. Mikrofotografie: Wheater s Functional Histology, 2000
HNĚDÁ TUKOVÁ TKÁŇ (červenohnědá barva) Hnědá tuková tkáň (HTT) se vyvíjí z mesenchymu (diferencuje se dříve než bílá tuková tkáň). Adipocyty jsou menší ve srovnání s bílou tukovou tkání, obsahují větší počet malých tukových kapének, proto jsou označovány jako multivakuolární (multilokulární). Tyto adipocyty jsou bohaté na mitochondrie, jejichž cytochromy způsobují hnědavé zbarvení tkáně. Stavbou připomíná HTT endokrinní žlázu, polyedrické (na řezu polygonální) adipocyty jsou obklopeny hustou kapilární sítí. Adipocyty jsou seskupeny do zřetelných lalůčků. HTT má funkci chemického ohřívače organismu. U novorozenců se vyskytuje interscapulární krajině a okolo ledvin. U zimních spáčů má význam při probouzení z hibernace. M Mitochondriový membránový protein termogenin umožňuje využití uvolněné energie na tvorbu tepla (místo syntesy ATP). Sympatické nervové zakončení U mitochondrie tukové kapénky Mikrofotografie a schéma: Junqueira s Basic Histology, A. Mescher, 2010; BV = krevní céva, M = multivakuolární, U = univakuolární adipocyt
Mikroskopování preparátů vaziva A1: Husté neuspořádáné kolagenní vazivo (kožní vazivo, AZAN) A2: Retikulární vazivo (slezina, impregnace stříbrem) A3: Pigmentové buňky (stěna oční koule, choroidea, HE) A4: Heparinocyty (mesenterium laboratorního potkana, plošný preparát, barveno alciánovou modří a jádrovou červení) A5: Šlacha podél, HE A6: Tukové vazivo, HE