Cykl życiowy komórki
aby komórka mogła przeżyć musi się dzielić. Definicja cyklu życiowego mówi że
jest to okres od zakończenia jednego podziału do zakończenia następnego. U
człowieka 25 mln komórek w ciągu sekundy dzieli się . W czasie życia komórki
istnieje faza syntezy - S -» jest to faza replikacji DNA.
środowisko
=> II punkt znajduje się przy końcu fazy Gz i przy wejściu w fazę M , aby
komórka
przeszła przez ten punkt musi dojść do kompletnej replikacji DNA odpowiednia
wielkość i odpowiednie środowisko
=> III punkt występuje w metafazie - do przejścia tego punktu konieczne jest
połączenie wszystkich chromosomów z wrzecionem (zapobiega to ąneuoploidii)
System kontrolny tworzą zależne od cyklin kinazy białkowe (Cdk) one indukują
proces przez fosforylację białek ; drugi element kontroli to wyspecjalizowane
białka aktywujące czyli cykliny które wiążą Cdk
Typy cyklin
1) cykliny mitotyczne które wiążą się z Cdk w fazie G
2
i warunkują wejście w
mitozę
2) cykliny
G
1
które wiążą się z Cdk w fazie
G
1
i warunkują wejście w fazę S
Na cykl życiowy składają się następujące fazy
G
1
, S , G
2
, M - mitoza
W cyklu życiowym komórki ulegają podziałowi, a długość poszczególnych faz
jest różna
G
1
- komórka ulega wzrostowi, następuje gromadzenie różnych substancji
białkowych i przygotowanie do replikacji
S - replikacja DNA
G
2
- synteza białek odpowiedzialnych za podział - tubuliny tworzące wrzeciono
kariokinetyczne
M - mitoza
:
G
0
- w tym czasie komórka pozostaje w spoczynku ale może wejść w fazę
GI
Biorąc pod uwagę ilość DNA możemy przedstawić przebieg cyklu życiowego na
wykresie !
We wczesnych okresach rozwoju komórek wszystkie komórki dzielą się , są w
cyklu , ale duża też liczba z owego cyklu wychodzi gdy organizm dojrzewa tak
wiec w dojrzałym organizmie tylko niewielka część komórek dzieli się . Te komórki
które wychodzą z cyklu przechodzą do fazy G
0
. Komórki mogą wychodzić z cyklu
z fazy d ale także z fazy G
2
i od tego zależy że nie maja takiej samej ilości DNA .
Gdy wychodzą z fazy G
2
są to komórki Sertoliego.
Czas trwania poszczególnych faz :
G
1
- najbardziej znana może jej nie być wcale i może trwać miesiąc
S - najbardziej trwała faza , u człowieka trwa około 8 godzin ; czas replikacji zależy
od ilości DNA w komórce
G
2
- około 2-4 godzin ale tez może jej nie być
M - trwa około 1.5 godziny
Komórki z fazy G
0
mogą ponownie wejść do cyklu , czyli dzielić się ; one
upodabniają
się wtedy do komórek postmitotycznych i wchodzą normalnie w fazę
G
1
.
Faza cyklu życiowego komórki - wykazywanie syntezy DNA
- wykazanie syntezy DNA lub zawartości DNA w komórce można dokonać
różnymi metodami; aby wykazać syntezę DNA używa się histoautoradiografii -
jejst to metoda lokalizowania substancji znakowanych w komórce na przykład
tymidyna ; znakowana substancja wbuduje się tylko do komórki znajdującej się
w fazie S ; pobiera się narząd, utrwala, wykonuje skrawek który pokrywa się
emulsją fotograficzną i eksponuje ; pod wpływem promieniowania następuje
redukcja soli srebra do metalicznego srebra dalej nakrywamy szkiełkiem i
obserwujemy ; za pomocą tej metody możemy śledzić biosyntezę białka poprzez
znakowanie aminokwasów
- metoda immunohistochemiczna wprowadzenie BrDU zamiast urydyny
- cytometria przepływowa - izolujemy komórki, sprzęgamy je z barwnikami które
świecą i przepuszczamy wiązkę światła laserowego.
w czasie cyklu następuje duplikacja centrioli która następuje przed fazą S przy
czym jest ona niezależna od replikacji DNA
Kontrola cyklu
, jest porównywana do pralki automatycznej; odpowiedzialny jest
za to cyklicznie działający mechanizm biochemiczny złożony z białek które
indukują i koordynują ciąg zjawisk duplikacyjnych i podziałowych .
Kontrolowany jest on przez układy hamujące które mogą zatrzymać cykl w
specyficznych punktach kontroli
=> I punkt kontrolny jest to punkt restrykcyjny - w fazie G
I
( późna faza ) jest to
jednocześnie sygnał „start” - aby komórka przeszła przez ten punkt
odpowiedzialna jest odpowiednia wielkość komórki oraz odpowiednie
Blok przed replikacja - usuwamy przy przejściu przez mitozę
Czynniki warunkujące wzrost i cykl życiowy komórek
- hormony wzrostu (czynniki wzrostu) - stymulują proliferację komórek ssaków
mają charakter białkowy
- FBF - czynnik wzrostu fibroblastów j
- PDGF - czynnik wzrostu płytki
- EGF - nabłonkowy czynnik wzrostu
- NGF - nerwowy czynnik wzrostu
- EPO - erytropoetyna
- interleukiny
- IGF - insulino podobny czynnik wzrostu
przy braku czynnika wzrostu komórka przechodzi fazę
GO
, sąsiadująca komórka
konkuruje o hormony wzrostu ; te hormony wzrostu wywołują w komórce efekt
plejotropowy (różnorodności) polega na pobudzeniu biosyntezy RNA w czasie
Z punktu widzenia odpowiedzi komórki na hormony wzrostu wyróżniamy geny
wczesnej odpowiedzi które odpowiadają na ten hormon a po 15 minutach i
odpowiedź ta jest niezależna od biosyntezy białek do tego typu zaliczamy tez
protoonkogeny , stymulują one proliferację i geny opóźnionej odpowiedzi -
reagują po l godzinie - konieczna jest synteza białka - do nich zaliczamy Cdk
(cykliny) Regulacja cyklu komórkowego zależna jest od białek kodowanych przez
geny cyklu komórkowego . Do nich zaliczamy protoonkogeny , które pobudzają
cykl, ich zmutowane formy to onkogeny, które w sposób niekontrolowany w
nowotworach pobudzają cykl : geny supresorowe hamują cykl - produkty
białkowe tych genów są enzymami
Cykl samonapędzający się
, cykl autonomiczny , rozszczepianie - występuje we
wszystkich stadiach rozwoju zarodkowego i charakteryzuje się tym że:
- ma krótki czas trwania
- ma tak zwany wewnętrzny napęd czyli wewnętrzne cykliczne zmiany stężenia
cyklin
- nie podlega regulacji przez czynniki zewnętrzne
- nie ma wzrostu komórek , są coraz mniejsze
- fazy
G
1
i G
2
są bardzo krótkie lub ich brak
Jady mitotyczne - cytostatyki
są to substancje lub czynniki które hamują cykl życiowy komórki ; do nich
zaliczamy
między innymi cytostatyki używane w leczeniu chorób rozrostowych. j
W fazie G
1
cyklu życiowego komórki blokują go - aktynomycyna,
cykloheksaimid, puromycyna - są to substancje hamujące biosyntezę białka
Pogranicze fazy G
1
i S tu działają
- antagoniści kwasu foliowego (aminopteryna, ametopteryna, kuromycyna)
- analogi puryn i pirymidyn
- 6 - merkaptopuryna, 6 - azouracyl, 6 - fluorouracyl
- replikację DNA specyficznie blokuje dezoksyrybozyd guaniny
W fazie G
2
- aktynomycyna
- kuromycyna
Komórki w fazie M
w pewnym momencie chromosomy układają się w płytce
metafazalnej i tu działają środki antymikrotubularne a więc
- kolchicyna
- winkrystyna
Wykłady drukowane prof. Malendowicza 2
- winblastyna
Związki alkilujace działają przez cały cykl
- iperyt
- sarkolizyna
-
TEM
- endoksan Mulera
- promieniowanie jonizujące - uszkadzają bezpośrednio euchromatynę
Te jady mają zastosowanie w chemioterapii, możemy zniszczyć komórki które się
dzielą, ale mamy problem z komórkami znajdującymi się w fazie
GO
; komórki z tej
fazy mogą wejść w fazę G
1
i dzielić się co objawia się nawrotem nowotworu
Synchronizacja cyklu życiowego komórki
wykorzystuje się to zjawisko w leczeniu chemoterapeutykami - podaje się
mianowicie związki zatrzymujące komórki w pewnej fazie i wtedy podaje się
odpowiedni cytostatyk, który działa silnie niszcząco na komórki znajdujące się w
tej konkretnej fazie
Indeks mitotyczny
jest to liczba dzielących się komórek na 1000 kolejno liczonych komórek tej samej
populacji ; w normalnych komórkach indeks mitotyczny jest bardzo niski a w
komórkach nowotworowych jest bardzo wysoki
Różnicowanie
specjalizacja komórek, to stan w którym komórka rozpoczyna produkować
specyficzne substancje chemiczne ; komórki zróżnicowane posiadają niski indeks
mitotyczny ; jest ono trwałe w odróżnieniu od modulacji
Modulacja
zróżnicowanie czasowe, może trwać nawet do kilku pokoleń ale potem komórka
wraca do stanu wyjściowego
Kariotyp
jest to określenie liczby i budowy chromosomów metafazalnych; w tym celu
pobiera sią krew i izoluje się limfocyty następnie się je hoduje w obecności
fitohemaglutyniny która pobudza je do podziałów i następnie dodaje się
kolchicyny ; możemy oglądać chromosomy.
2) siateczka śródplazmatyczna
- nukleozydo -2 - fosfataza
- esteraza B
- glukozo - 6 - fosfataza
- te same w mikrosomach !!!!
3) mitochondria
- błona zewnętrzna - oksydaza monoaminowa
- przestrzeń - kinazy adenylowa i kreatynowa
- błona wewnętrzna - dehydrogenaza bursztynianowa cząstki uszypułowane -
ATP - aza
- macierz - dehydrogenaza mleczanowa i jabłczanowa
4) lizosomy
- kwaśne hydrolazy (fosfataza kwaśna)
5) AG
- galaktozylo transferaza
- pirofosfataza tiaminowa
6) rybosomy
- pyronina
Cząsteczki odpowiedzialne za przyleganie komórek
Podwójna warstwa lipidowa określa podstawową strukturę błon biologicznych
natomiast białka odpowiedzialne są za większość czynności błon (są to białka
receptorowe, transportujące itp.)
W błonie komórkowej Eucaryota większość białek wystających na zewnątrz i
niektóre cząsteczki lipidów w warstwie zewnętrznej błony posiadają kowalentnie
przyłączone łańcuchy disacharydowe . Niektóre komórki maja także integralne
cząsteczki proteoglikanów z łańcuchami polisacharydowymi wystającymi na
zewnątrz. Niektóre Mikrosomy są to drobniutkie pęcherzyki utworzone przez
fragmenty śródplazmatyczne ; markerami są glukozo-6-fosfataza i esterazy
POLPUACJE KOMÓRKOWE
W różnych tkankach występują różne zdolności podziałowe. We wczesnych
fazach rozwoju wszystkie komórki się dzielą i ze względu na charakter proliferacji
obserwujemy następujące populacje :
1) rozrastające się
-
w których wzrost liczby komórek zachodzi w sposób
wykładniczy ; obserwujemy go we wczesnych etapach rozwoju oraz w
niektórych nowotworach !
2) wzrastające
- obserwowane są u ludzi do momentu dojrzewania.
3) populacje odnawiające się
- istnieje w organizmie homeostaza komórkowa,
powstają nowe komórki a stare są usuwane ; w tych przypadkach (musza istnieć
komórki macierzyste (pnia) z których następuje odnowa wszystkich) komórek; do
tej populacji komórek należą: erytrocyty, komórki nabłonkowe, nabłonek jelita
(wymiana następuje co cztery dni), plemniki
4) statyczne
- komórki praktycznie w okresie pozarozwojowym się nie dzielą;
tutaj należą komórki mięśniowe(poprzecznie prążkowane w szczególności),
nerwowe
Frakcje podkomórkowe
Otrzymujemy je poprzez zniszczenie struktury komórek (homogenizację )
Frakcjonowane wirowanie
Możemy otrzymać frakcje podkomórkowe składające się z danych organelli
komórkowych. Musimy w tym celu dokonać homogenizacji .
Zbieramy supernatant i wirujemy i wirujemy 10000 * g przez 10 minut i
otrzymujemy frakcje mitochondrialną która często zanieczyszczona jest
lizosomami. Następnie supernatant wirujemy z prędkością 105000 * g przez 60
minut i otrzymujemy frakcję fragmentów siateczki śródplazmatycznej i
supernatant. Ta ostatnia frakcja to właśnie jest frakcja mikrosomalna - składają
się na nią fragmenty siateczki; te struktury nie występują w komórce
nieuszkodzonej i dopiero pojawiają się po homogenizacji. Frakcje mikrosomalne
mogą zawierać rybosomy i jeśli dodamy czegoś co rozpuści błony to możemy
otrzymać same rybosomy (jest to jeden ze sposobów oczyszczania rybosomów) .
Zasady barwień
1. Reakcja PAS
służy do wykrywania węglowodanów ; cukry zostają utlenione kwasem
nadjodowym ; pojawiają się grupy aldehydowe które uwidaczniamy przy pomocy
odczynnika Schiffa (odbarwiona fuksyna); w tych miejscach gdzie występują
grupy aldehydowe uzyskujemy różowo - fioletowe zabarwienie
2. Reakcja Feulgena
służy do wykrywania DNA w komórce ; zasada reakcji polega na hydrolizie przy
pomocy słabego kwasu solnego DNA ; ujawniają się wtedy grupy aldehydowe
dezoksyrybozy i te grupy reagują z odczynnikiem Schiffa ; jeżeli chcemy
sprawdzić czy to jest rzeczywiście DNA to wytrawiamy DN - azą wtedy na
skrawku kontrolnym nie powinno się pojawić zabarwienie
3. Reakcja Bracheta
główny składnik to pyronina która barwi RNA - ergastoplazmę na kolor
czerwony; gdy chcemy sprawdzić czy to jest specyficzne barwienie skrawek
kontrolny trawimy RN - azą i wtedy nie powinna zajść reakcja z odczynnikiem
MARKERY
1) błona komórkowa
- ATP - aza
- cAMP - aza
- alkaliczna fosfataza
z tych oligosacharydów rozpoznawane są przez lektyny czyli białka wiążące,
powierzchowne węglowodany komórek które odpowiedzialne są za specyficzne
przejściowe zjawiska adhezji komórki do komórki
Wykłady drukowane prof. Malendowicza 3
Wzrost
- zwiększenie masy iub objętości narządu ; w wyniku zwiększenia składu
które stanowią normalny element danej tkanki lub narządu
zarodkow gdy poszczególne części są dodawane lub usuwane ; w mechanice
rozwojowej odpowiada on mocy prospektywnej - to wszystkie możliwości
rozwojowe danych komórek zarodka w takim rozwoju - normalnego,
patologicznego lub eksperymentalnie zmienionego.
Rozwój mozaikowy
-
cechuje się niezdolnością do kompensacji usuwanych
części lub włączania dodatkowych komórek i łączenia ich w całość organizmu; w
tym typie rozwoju los komórek jest ściśle określony; w mechanice rozwojowej =
mechanice prospektywnej; w miarę rozwoju zarodka większość z procesu
regulowanego przechodzi w rozwój mozaikowy; polega on na występowaniu
komórek totipotencjalnych (komórek mogących się różnicować we wszystkich
kierunkach); przykładem mogą być zarodki tetra lub heksaparietalne - blastomery
dwóch, trzech osobników łączy się i rodzą się myszy normalnie wyglądające j
Dodawanie i odejmowanie blastomerów
-» można śledzić rozwój regulowany - komórki znakowane normalnie lub
sztucznie
-> usuwanie lini komórkowych
-» dodawanie lini komórkowych
Zwierzęta transgeniczne -wstrzyknięcie’do prajądra zrekombinowanego DNA
powoduje produkcję specyficznego dla danego genu białka ; Bada się wpływ
produkowanej substancji ha organizm; stosuje się w badaniach z wyłączonym
genem.
Molekularne aspekty gastrulacji
poznano szereg genów odpowiedzialnych za gastrulację u wszystkich
kręgowców co świadczy o powszechności tego zjawiska; zasadniczą rolę
odgrywa węzeł pierwotny który reguluje wczesne etapy gastrulacji; część z
wydzielanych przez niego ‘ czynników wpływa na część głowową inne na część
ogonową
-> HNF 3beta
- gen odpowiedzialny za rozwój samego węzła i struktur leżących
dogłowowo od węzła ; konieczny jest do inicjacji czynności struny grzbietowej;
bez niego nie rozwija się struna grzbietowa (płytka nerwowa); warunkuje
prawidłowy rozwój endodermi i mezodermy
-> Goosecoid
-
gen którego ekspresja zachodzi w węźle pierwotnym; jeśli
wprowadzimy go w inne miejsce rozwijającego się zarodka tworzy się druga
(równoległa ?) oś ciała; występuje w płytce przedstrunowej; jest on więc
odpowiedzialny za rozwój długiej osi ciała
-» Lim-1
- gen w węźle pierwotnym , później w płytce przedstrunowej; białkowy
produkt lim-1 odpowiedzialny jest za rozwój części głowowej zarodka, za rozwój
struktur leżących do przodu od rombomeru 3 ; mutacja tego genu! powoduje
rozwój zarodków bez głów
-» Gen T
-
ekspresja regulowana produktami genu HNF 3p; mutacja tego genu -
formowanie struny grzbietowej dzięki HNF 3p , zarodek nie osiąga jednak
pełnego rozwoju; prawidłowość genu T - zdolność do migracji ogonowej części
zarodka
-» Noda R
-
należy do TGF p , jego ekspresja zachodzi w epiblaście przed
gastrulacja; w czasie gastrulacji jest w węźle pierwotnym; efekty jego działania
podobne są do genu T, dotyczą części ogonowej zarodka. W mutacjach
występuje brak rozwoju smugi pierwotnej i mezodermy u zarodka
-» Shh
-
białko związane z indukcją płytki nerwowej (Noggin) - rozwój
neuroektodermy (neurulacja); wytworzenie neuroektodermy uzależnione jest od
dwóch cząsteczek sygnalnych wydzielanych przez strunę grzbietową : noggin i
chordin - który blokuje działanie inhibitora którym jest BMP4 , ktory zapobiega
różnicowaniu ektodermy, położony jest on w neuroektodermie; pierwszy etap
rozwoju obejmuje powstanie ośrodkowego układu nerwowego, drugi etap polega
na regionalizacji (podział na odcinki); dla rozwoju przodomózgowia potrzebne są
sygnały z płytki przedstrunowąj; Noggin i chordin odpowiedzialne są za rozwój
płytki nerwowej; sygnały z płytki przedstrunowej - rozwój części głowowej
Molekularne podstawy asymetrii
wiadomości na ten temat pochodzą z doświadczeń na zarodkach kurzych; w
węźle Hansena zarodków kurzych następuje ekspresja czynników sygnalnych
odpowiedzialnych za ten proces
Aktywina
-
czynnik indukujący powstanie mezodermy i smugi pierwotnej;
aktywina i jej receptory są niesymetryczne - rozmieszczone po prawej stronie
smugi pierwotnej i węzła Hansena ; aktywina hamuje ekspresję Shh po prawej
stronie rozwijającego się zarodka; po lewej stronie Shh stymuluje ekspresje genu
noda którego białko nodal należące do czynników wzrostu stymuluje
asymetryczną proliferację komórek mezodermalnych po lewej stronie. To może
prowadzić do asymetrycznego wzrostu i asymetrycznej rotacji ciała.
KOMÓRKOWE I MOLEKULARNE GENY Z PUNKTU WIDZENIA ROZWOJU
Organizm komórkowy - klon komórkowy, komórki które mają ten sam genom ale
odmiennie są zróżnicowane ; mamy trzy funkcjonalne grupy genów j
-> geny kodujące podstawowe czynności komórki
-
zapewniają przeżycie i
podziały|
-> geny związane z uzyskaniem przez
komórkę stanu kompetencji czyli zdolności
do przekształcania się w komórki zróżnicowane (przekształcenie to realizacja tej
kompetencji)
-> geny warunkujące funkcje wyspecjalizowane
k
omórek Uzyskanie stanu
kompetencji komórek do różnicowania - proces prowadzący do rozwoju całego
organizmu; u człowieka w stadium 7 blastomerów i już te blastomery są różne
Oocyt ssaków - brak większej liczby rybosomów i RNA stąd zachodzi
konieczność włączenia genów zygoty na etapie 4 blastomerów ; zahamowanie
transkrypcji równoznaczne jest z zahamowaniem rozwoju na etapie dwóch
blastomerów u ssaków ; u płazów to zatrzymanie zachodzi na trochę późniejszym
etapie
Gen odt3
- białko przez ten gen produkowane jest specyficznym czynnikiem
transkrypcyjnym ; istnieje ścisła zależność między występowaniem odt3 a
różnicowaniem komórkowym; usunięcie tego białka powoduje zahamowanie
rozwoju na etapie zygoty; jest to białko pochodzenia matczynego które
umożliwia przejście do stadium dwóch blastomerów, gdy rozpoczyna się
transkrypcja genów embrionalnych odt3 ; ekspresja tego genu zachodzi we
wszystkich blastomerach na etapie moruli,
potem spada najpierw w trofoblaście potem w tkankach różnicujących;
utrzymuje się natomiast w pierwotnych komórkach płciowych
(oocytach) i komórkach jądra
Po rozpoczęciu bruzdkowania rozwojem kierują produkty transkrypcji materiału
genetycznego pochodzące od matki i ojca .
Dowody :
-» zarodki haploidalne - giną w czasie bruzdkowania lub tuż po implantacji
-» do rozwoju potrzeba 2n chromosomów i rodzicielski piętnowanie ;
chromosomy od matki i ojca mają różne właściwości co związane jest ze stopniem
modulacji (?) genomu ; na przykład gdy mamy podwójny genom ojcowski to
zarodek rozwija się nienormalnie ale błony płodowe rozwijają się prawidłowo -
klinicznie
tą jednostkę chorobowa nazywamy zaśniadem błoniastym ; w przypadku
natomiast podwójnego genomu matki - zarodek jest prawidłowy a upośledzeniu
ulegają błony płodowe
Właściwości rozwojowe zarodka
wczesna embriogeneza ssaków - to rozwój regulowany - charakteryzuje się
zdolnością zarodka lub zawiązków narządów do wytworzenia normalnych
Tkanki
- zespoły komórek o podobnej budowie, wspólnym pochodzeniu i
Wykłady drukowane prof. Malendowicza 4
spełniających podobną rolę. Wyróżniamy następujące rodzaje tkanki łączną,
nabłonkową, mięśniową, nerwową .
Tkanka łączna
- charakterystyka ogólna
-» występuje w całym organizmie we wszystkich narządach jako tkanka
towarzysząca innym tkankom i spajająca je
-» tkanka ta występuje pod różnymi postaciami które różnią się zasadniczo pod
względem struktury i funkcji
-> wspólne cechy
- pochodzenie z mezenchymy
- wspólny ogólny model strukturalny - to jest różnorodność czyli polimorfizm
komórek i bogata substancja międzykomórkowa złożona z substancjii
podstawowej i z substancji apostaciowej czyli włókien tkanki łącznej
- ilościowa przewaga substancji międzykomórkowej nad składnikami
komórkowymi
Czynność :
-> podporowa i łącząca
-> transport różnych substancji
-> magazynowanie różnych substancji
-» czynność ochronna i reperacyjna (ta wiąże się z udziałem w systemie
immunologicznym organizmu oraz z fagocytozą)
-» regulacja homeostazy energetycznej organizmu (za to odpowiedzialny jest
hormon tkanki tłuszczowej - LEPTYNA )
Budowa ogólna:
-> komórki
-> substancja międzykomórkowa - tu wyróżniamy włókna i substancję
podstawową
Klasyfikacja tkanki łącznej
-» embrionalna - jest to mezenchyma ; u dorosłych występuje tkanka łączna
dojrzała
-» tkanka galaretowata dojrzała (galareta Whartona)
- tkanka łączna właściwa
- tkanka łączna wiotka (luźna)
- tkanka łączna zbita (włóknista)
-
nieregularna np. okostna
- regularna np. więzadła, ścięgna , białkówka oka
- tkanki łączne specjalne
- tkanka łączna siateczkowa
- tkanka łączna tłuszczowa
- tkanki łączne oporowe
- chrząstka
- kość
Komórki tkanki łącznej dzielimy na dwie grupy
- stałe czyli osiadłe
- przejściowe czyli wędrujące
Komórki stałe
Te komórki rozwinęły się w tkance łącznej i pozostają tam cały czas. Pochodzą
one z niezróżnicowanej komórki mezenchymalnej. Do nich zaliczamy fibrocyty i
fibroblasty („blast” - oznacza komórkę młodą, zdolna do syntezy ; „cyt” -
oznacza komórkę dojrzałą) oraz ich odpowiedniki,czyli zmodyfikowane
fibroblasty w innych tkankaci.:
-» adipocyty - komórki tłuszczowe
-» komórki tuczne - pochodzą one z prekursorów w szpiku kostnym
-» komórki śródbłonka
-» komórki mezotelialne
-> pericyty
Komórki wędrujące
Pochodzą z prekursorów w szpiku kostnym czyli z macierzystych komórek
chemopoetycznych; przejściowo wędrują we krwi i szybko migrują do tkanki
łącznej; ta grupa komórek cechuje się krótkim czasem życia ; tu zaliczamy :
-» komórki plazmatyczne
-» limfocyty
-» neutrofile
-> eozynofile
-» bazofile
-» monocyty
-+
makrofagi
FIBROCYTY I FIBROBLASTY
Mają kształt spłaszczonych wrzecion o długich wypustkach, owalne
ubogochromatynowe jądra i 2 - 4 jąderka; trudno barwliwa kwasochłonna
cytoplazma ; posiadają zdolność ruchu i z tym związana jest ich zmiana kształtu;
in vivo i in vitro zdolne do proliferacji - są to najbardziej rosnące komórki; w
mitozie zaokrąglają się ; mikroskop elektronowy - ultrastruktura typowa dla
komórek wydzielających substancje pozakomórkowo ; mają dobrze rozwinięty
RER - w nim następuje biosynteza prekursorów kolagenu, elastyny i
proteoglikanów ; w cysternach ER drobnoziarnisty lub drobnowłóknisty
materiał; dobrze rozwinięty AG , liczne pęcherzyki wydzielnicze, egzocytoza ;
mitochondria, krople lipidowe, lizosomy wtórne , mikrotubule i mikrofilamenty
MIOFIBROBLASTY
- są to zmodyfikowane fibroblasty o cechach podobnych
Makrofagi mogą różnicować się dalej w komórki nabłonkowe i te dalej w komórki
olbrzymie Langerhansa - takie jak na przykład występują w guzkach gruźliczych ;
makrofagi występują w różnych tkankach i stąd w zależności gdzie występują
taką mają nazwę
-> tkanka łączna - histocyty
-> wątroba - komórki Borowicza - Kupfera
-> płuca - makrofagi pęcherzyków płucnych
-> węzły chłonne i śledziona - wolne i osiadłe makrofagi
-> szpik kostny - makrofagi
-> w jamach surowiczych - makrofagi opłucnej i otrzewnej
-> tkanka kostna - osteoklasty
-> zębina - zębinoklasty
-> układ nerwowy - mikroglej >
STRUKTURA
trudne do rozpoznania w mikroskopie optycznym ; cytochemiczna wysoka
aktywność enzymów lizosomalnych; wiele wypustek cytoplazmatycznych; jądro
nieregularne; w cytoplazmie liczne wakuole endocytarne, lizosomy i
fagolizosomy; wiele mikrotubul i mikrofilamentów, rozbudowany aparat Golgiego
(związane jest to z recyrkulacją błoi , w ciągu 30 minut makrofag wymienia całą
swoją błonę ), SER i RER rozbudowane Biologiczne właściwości makrofagów -
bardzo silna endocytoza - to związane jest z fagocytozą surowiczozależną
W pierwszym etapie następuje wiązanie składników surowicy na powierzchni
obcych cząsteczek - jest to tak zwana opsonizacja. Rolę opsolin spełniają
immunoglobuliny klasy Ig oraz składowe dopełniacza C3. Komórki
mononuklearnego systemu fagocytów na powierzchni błony komórkowej
posiadają receptory dla fragmentów Fc IgG . Te receptory nie rozpoznają
właściwej powierzchni np. bakterii ona musi ulec opsonizacji. Po wchłonięciu
następuje fuzja z lizosomami i powstają fagolizosomy i materiał wchłonięty ulega
trawieniu.
Mechanizmy antybakteryjne w makrofagach:
-» niskie pH w lizosomach
-» lizozym - enzym który trawi ściany bakterii
-> H
2
0
2
Niektóre bakterie nie dość ze przeżywają w lizosomach to jeszcze się dzielą :
prątki gruźlicy, trąd, toksoplazmoza.
Makrofagi jako komórki sekrecyjne wydzielają:
-» hydrolazy lizosomalne
-» obojętne proteinazy
-> aktywator plazminogenu
->
kolagenazę
zarówno
do fibroblastów jak i komórek mięśniowych gładkich; w obrazie mikroskopu
elektronowego w miofibroblastach można zaobserwować liczne wiązki
filamentów
aktynowych i ciałka gęste podobnie jak w komórkach mięśniowych gładkich; w
odróżnieniu natomiast od komórek mięśniowych gładkich nie posiadają błony
podstawnej gładkiej ; te komórki są liczne w czasie gojenia się ran a także
występują
licznie w OZĘBNEJ
MAKROFAGI
długo żyjące aktywne fagocytarne komórki o szerokim występowaniu; wchodzą
w skład mononuklearnego systemu fagocytów ; cechy tego systemu :
-» pochodzenie z komórek prekursorowych ze szpiku kostnego
-> charakterystyczna morfologia
-> żywa fagocytoza uzależniona od immunoglobuliny IgG i składników systemu
dopełniacza surowicy; jest to tak zwana fagocytoza surowiczozależna - inaczej
zwana fagocytoza profesjonalną
MONONUKLEARNY SYSTEM FAGOCYTÓW
Wykłady drukowane prof. Malendowicza 5
-> elastazę .
-» enzymy rozkładające proteoglikany
-> lizozym
-> !!!! białka systemu dopełniacza - cząsteczki regulujące aktywność i proliferację
komórek - interferon - substancja białkowa przeciwwirusowa
-» interleukiny
-» linfokiny
-» czynniki stymulujące wzrost fibroblastów i komórek śródbłonka, czynniki
chemotaktyczne
Czynniki modulujące zapalenie
Biorą udział w odpowiedzi immunologicznej - udział w odpowiedzi komórkowej
(antygeny wiązane są przez makrofagi i prezentowane limfocytom , głównie
limfocytom T)
Komórki tuczne (heparynocyty)
- są to duże owalne komórki o średnicy 20 - 30
jam, w ich cytoplazmie występują liczne ziarnistości obłonione o średnicy 0.3 -
0.8 fam które zawierają heparynę i dlatego barwią się metachromatycznie przy
pomocy barwnika - błękitu toluidyny (metachromatycznie to znaczy na kolor
inny niż kolor użytego barwnika , błękitem toluidyny na kolor czerwony ;
ortochromazja -jest to barwienie proste czyli na taki kolor jaki ma użyty barwnik ;
parachromazja -jest to barwienie przy pomocy mieszaniny barwników i z tej
mieszaniny substrat chromotropowy barwi się odpowiednim barwnikiem)
Ziarnistości komórek tucznych są różnorodne
z
różnokształtną zawartością, w
ziarnistościach występują oprócz heparyny także : histamina, obojętne proteazy,
sulfatazy arylowe. EFC, NCF (czynniki chemotaktyczne dla eozynofili i
neutrofili), syntetyzują one także leukotrieny; komórki tuczne podobne są do
bazofili krwi ale te dwa rodzaje komórek pochodzą z różnych prekursorów ;
prekursory komórek
;
tucznych pochodzą ze szpiku kostnego, krótko występują
we krwi, przechodzą następnie do tkanki łącznej, gdzie różnicują się w komórki
tuczne. Żyją kilka miesięcy , są zlokalizowane w obrębie całego organizmu,
znajdują się nawet w układzie nerwowym, wzdłuż naczyń. Rola komórek tucznych
biorą udział w nadwrażliwości typu I - jest to reakcja anafilaktyczna ,
natychmiastowa - indukowana jest ona przez takie antygeny jak toksyny, pyłki,
niektóre leki; przykładem reakcji anafilaktycznych jest katar sienny , astma;
Komórki tuczne posiadają receptor białkowy dla fragmentu Fc IgE
1. Pierwsza ekspozycja na dany antygen indukuje powstanie IgE, które wiążą się
z receptorami błony komórek tucznych , czyli uczulają je
2. kolejna ekspozycja na ten sam antygen powoduje że antygen wiąze się z IgE
na powierzchni komórek i łączy związane IgE razem
3. powoduje to aktywację receptora co prowadzi do uwalniania różnych
substancji -mediatorów pierwszorzędowych - histaminy, heparyny, siarczanu
chondroityny, sulfatazy, obojętnych proteaz , ECF, NCR ) i wtórnych :
leukotrienów C4 i D4 , prostaglandyny D2 ; te procesy prowadzą w efekcie do
degranulacji komórki tucznej.
przezroczysta i homogeniczna substancja ; wypełnia ona przestrzenie pomiędzy
komórkami a włóknami tworząc barierę dla obcych cząsteczek. W jej skład
wchodzą:
-» glikozaminoglikany (GAG)
-» glikoproteiny strukturalne
-> cząsteczki adhezyjne
GAG (giikozaminoglikany)
-
są to liniowe polisacharydy powstające poprzez
charakterystycznie powtarzane jednostki disacharydowe zbudowane z kwasu
uranowego i heksozaminy (kwaśne mukopolisacharydy). Heksozaminy to
glukozamina lub galaktozamina a kwasy uranowe to kwas glukuronowy lub
iduinowy. Za wyjątkiem kwasu hialuronowego łańcuchy liniowe GAG związane
są kowalencyjnie z rdzeniem białkowym tworząc cząsteczkę proteoglikanów; są
one hydrofilne , są polianionami; w proteoglikanach 80% - 90% składu stanowią
węglowodany; wiążą one duże ilości jonów głównie sodowych i są mocno
uwodnione . Główne rodzaje GAG (glukozaminoglikanów) to :
-> siarczan dermatanu - występuje w skórze, ścięgnach, chrząstce włóknistej,
związany jest z kolagenem I
-> siarczan chondroityny - występuje w chrząstkach szklistej i elastycznej,
związany z kolagenem typu II
-> siarczan keratanu
->
siarczan heparanu - związany jest z włóknami retikulinowymi, związany z
kolagenem typu III
Synteza proteoglikanów zachodzi w RER tu bowiem zachodzi synteza białka ,
następnie zachodzi jego glikozylacja która kończy się w AG gdzie ma również
miejsce sulfatacja. Degradacja proteoglikanów następuje poprzez różne komórki,
głównie w wyniku aktywności enzymów lizosomalnych. Przemiana (czas i
połowicznego rozpadu) t
1
/
2
dla kwasu hialuronowego 2-4 dni, dla proteoglikanów
siarczanowych - 7 - 10 dni. Przy braku enzymów rozkładających
giikozaminoglikany dochodzi do akumulacji proteoglikanów w tkankach
Glikoproteiny strukturalne
-
posiadają rdzeń białkowy do którego przyłączone sć
węglowodany ale w odróżnieniu od proteoglikanów przeważają w nich białka i
nie posiadają one linijnych polisacharydów ale rozgałęzione.
Cząsteczki adhezyjne
-» fibronektyna
-
glikoproteina syntetyzowana przez fibroblasty i komórki
nabłonka; posiada ona miejsca wiążące dla komórek, kolagenu i GAG; mediuje
adhezję i migrację; nie jest syntetyzowana w komórkach nowotworowych
-» laminina
-
występuje w błonie podstawnej i odpowiedzialna jest za adhezję
komórek nabłonka do kolagenu typu IV
-> chondronektyna
-
występuje w chrząstce i odpowiedzialna jest za adhezję
chondrocytów do kolagenu typu II OBRZĘK
woda znajdująca się w substancji międzykomórkowej tkanki łącznej pochodzi z
krwi, przechodzi ona bowiem przez ściany naczyń ; przez ścianę przechodzą także
małe cząsteczki w tym także cząsteczki białek. Na wodę w naczyniu włosowatym
działają dwie siły
1. ciśnienie hydrostatyczne krwi wypiera wodę
2. ciśnienie osmotyczne które wciąga wodę ; za to ciśnienie odpowiedzialne są
głównie białka (zwykle duże)
Mediatory pierwotne
-> histamina zwiększają przepuszczalność śródbłonka, powodują wazodyiatację
naczyń, skurcz komórek mięśniowych gładkich oskrzeli oraz zwiększenie
produkcji śluzu
-» heparyna jest silnym czynnikiem przeciwkrzepliwym
-» sulfataza arylowa - inaktywuje leukotrieny przez co osłabia reakcję zapalną
-> obojętne proteazy - aktywują białka dopełniacza wzmacniając (zwiększając)
odpowiedź zapalną
-» ECF - aktywacja eozynofili
-» NCE - aktywacja neutrofili
Mediatory wtórne
-» leukotrieny - są syntetyzowane z błony otaczającej ziarnistości
metachromatyczne
-> prostaglandyna D2 - powoduje skurcz komórek mięśniowych gładkich
oskrzeli, zwiększa wydzielanie śluzu
Komórki plazmatyczne - pochodzą z limfocytów B. Jest to limfocyt, immunoblast,
komórka plazmatyczna. Są to duże komórki leżące w tkance łącznej. Żyją 2-3
tygodnie ; jądro położone jest centralnie i ma charakterystycznie rozmieszczoną
chromatynę (tak jak cyfry na tarczy zegarka); cechą charakterystyczną jest
zasadochłonna cytoplazma z bardzo licznymi kanałami szorstkiej siateczki; ten
silnie rozwinięty RER związany jest z produkcja immunoglobulin (przeciwciał); w
ciągu l sekundy powstaje około 2000 cząsteczek przeciwciał; one się barwią przy
pomocy reakcji Bracheta (pyroniną)
Substancja podstawowa tkanki łącznej
-jest to bezpostaciowa, bezbarwna,
Zaburzenie tej regulacji powoduje obrzęk Przyczyny obrzęku:
-> utrudnienie odpływu krwi przez żyły na przykład przy niewydolności mięśnia
sercowego
-» zmniejszenie stężenia białek krwi i związany z tym spadek ciśnienia
onkotycznego na przykład w obrzękach głodowych
-» lokalny wzrost w tkance łącznej stężenia substancji zwiększających
przepuszczalność ścian naczyń krwionośnych - histamina , tyroksyna
Zapalenie
to zjawisko nerwowo - naczyniowe, komórkowe i hormonalne będące
reakcja na uszkodzenie tkanki, uraz oparzenie; zachodzi tylko w tkankach
naczyniowych i składa się z następujących faz: naczyniowej i komórkowej;
zapoczątkowane zostaje zwężeniem naczyń i szybkim ich rozszerzeniem;
następnie następuje przenikanie płynu i białek do tkanki łącznej, zwolnienie
przepływu krwi w żyłkach; leukocyty przylegają do śródbłonka żyłek a neutrofile
i monocyty przechodzą do tkanki łącznej; następuje, fagocytoza czynników
bakteryjnych oraz uszkodzonych komórek, materiału pozakomórkowego, a