Pojivo, mezibuněčná hmota a nárazníková funkce biologických struktur Kirsti Witter
Histologie a embryologie Department patobiologie Univerzita veterinární medicíny Vídeň, Rakousko
Pojivo pojivo bohaté na buňky mesenchym retikuloendoteliální system spinocelulární vazivo tuková tkáň pojivo bohaté na vlakna řidké vazivo tuhé kolagenní vazivo neuspořádané tuhé kolagenní vazivo uspořádané pojivo bohaté na amorfní matrix chrupavka (hyalinní, elastická, vláknitá) kost
Základní stavební princip pojiva buňky
vlákna
amorfní mezibuněčná hmota (matrix)
fibrocyty chondrocyty osteocyty adipocyty kolagenní elastická retikulární hyaluronová kyselina chondroitinsulfáty dermatansulfát keratansulfát
Pojivo a struktury z něho: nositelé mechanických vlastností orgánů obratlovců
Příklad: tkáně prstních polštářků savců
König & Liebich 2005
Wilhelm et al. 2005
Zabezpečení mechanických vlastností pojiva
vlákna buňky
matrix
Buňky
Adipocyty
Vlákna
Kolagenní vlákna velmi odolná na tah (případně na tlak), málo elastická (roztažení o 5%) uspořádání podle trajektorií zatížení
Pozor!
steady state system rovnováha MMP a TIMP
Elastická vlákna málo odolná na tah, velmi elastické (roztažení na 2x, reverzibilní) rozvětvená vlákna tvoří sitě nebo blány elastin zústává zachovaný dlouho (chemicky odolný, výjima nemoci - elastázy)
"random coils"
Alberts et al. 2002
Asociace elastinu s oxytalánovými vlákny amorfní elastin
mikrofibrily = oxytalán = fibrilin Ø ~ 10 nm bohaté na S
• Fibrilin vzniká ontogeneticky před elastinem • Samotný fibrilin: fibrae zonulares, periodoncium • Absence/porucha tvorby fibrilinu: Marfanův syndrom
Delacroix, 1832
Matrix
Kyselina hyaluronová tvoří viskoelastické gely kyselina hyaluronová: D-glukuronová kyselina + N-acetyl-D-glukosamin Voet & Voet 2004 Alberts et al. 2002
objem hyaluronové kyseliny s hydrátovým obalem = 1000x objem suché hyaluronové kyseliny
Aggrecan - hlavní součást matrix chrupavky aggrecan = glycoprotein hyal. kys. vazba na asn vazba na ser
keratansulfát
chondroitinsulfát
Egger 2005
Alberts et al. 2002
Nárazníková funkce vybraných tkání
Tuková tkáň jako nárazník • pro měkké polštářky zatížené na tlak - vysoká poddajnost • metabolicky aktivní tkáň - prokrvení musí být zajíštěné (pouze pro intermitující zatížení) • druh tuku ve vakuole ovlivňuje mechanické a biologické vlastnosti polštářku
Tuková tkáň v pulvinus digitalis Derivát podkoží Torus digitalis X Pulvinus digitalis
Pulvinus digitalis šelem lalůčky z tukových buněk
Liebich 1999
svazky kolagenních vláken elastická vlákna
Pulvinus digitalis slona prstní a metakarpální polštářek splývají
Weissengruber et al. 2006
Pulvinus digitalis slona kompartmenty tukové tkáně
Weissengruber et al. 2006
Pulvinus digitalis skotu polštářek podkládá velkou část nášlapové plochy
König & Liebich 2005
Räber et al. 2004
Oddíly pulvinus digitalis skotu 3 „podélné polštářky“ z tukových buněk, olejovitý tuk
Räber et al. 2004, 2005
Tkáň s vysokým obsahem kyselých glykosaminoglykánů jako nárazník • pro měkké polštářky se smykovým zatížením - myxoidní tkáň • pro tuho-elastické nárazníky s trvalým tlakovým zatížením chrupavka • vysoká vazebnost vody - může nahradit cévní zásobení ("masáž" nutná na zabezpečení transportu)
myxoidní tkáň
Příklady: měkké tkáně bohaté na matrix s tlumivou funkcí
1. Renautovy uzlíky 2. nervosvalová vřeténka 3. kopytní polštářek koně
1. Renautovy uzlíky v nervech subperineuriální struktury bohaté na hyaluronovou kyselinu na místech uskřinutí nervů
Histologická stavba Renautových uzlíků Buňky fibroblasty "cellules godronées" Mezibuněčná hmota hyaluronová kyselina Witter et al. 2007
2. Nervosvalové vřeténko smyslový orgán svalů - proprioceptor citlivý na napětí vazivové pouzdro (fibrozyty z perineuria)
Intrafuzální svalová vlákna nuclear chain fibres nuclear bag fibres
vlákno kosterní svaloviny (“extrafuzální”) s endomysiem
Histologická stavba nervosvalového vřeténka
3. Pulvinus digitalis koně mezi kopytními chrupavkami podléhá kopytní mechanice
Wilhelm et al. 2005
pars cunealis
pars torica
Složení pulvinus digitalis koně kolagenní vlákna
řídké vazivo s hyaluronovou kys.
myxoidní tkáň
elastická vlákna
tukové buňky
Wilhelm et al. 2005
vazivová chrupavka
Složení pulvinus digitalis koně kvantitativní údaje Průměrný podíl jednotlivých „materiálů“ v % objemu
• tuhé kolagenní vazivo: 39,30% • tkáně s vysokou koncentrací hyaluronové kyseliny v amorfní matrix: 37,60% • elastická vlákna: 17,43% • tuková tkáň: 5,67% Wilhelm et al. 2005
Pars cunealis vs. pars torica hříbata
dospělí koně
pars cunealis
pars torica Wilhelm et al. 2005
Chrupavka jako nárazník • tuhost - kolagenní vlákna • elasticita - kyselé glykosaminoglykany • bez kapilárních sití - snížená možnost nekrozy při stálém tlaku
Drenckhahn 1994
Chrupavka a zatížení příklad: chrupavka kolenního kloubu mladý slon
mladý býk výroba glykosaminoglykánů - aktivní děj - vyžaduje stálou, mírnou (fyziologickou) zátěž
Egger 2005
Chrupavka a přetížení starý slon
Egger 2005
degenerace chrupavky
Vláknitá chrupavka vláknitá chrupavka (kopytní chrupavka)
"mladá vláknitá chrupavka"
nebezpečí osifikace při přetížení!
Tkáně jako nárazník
• tuk: pro měkké polštářky zatížené na intermitentní tlak • myxoidní tkáň a řidké vazivo s kyselými glykosaminoglykány: měkké polštářky se smykovým zatížením - s cévami / bez cév • chrupavka: tuhoelastický nárazník, i na "stálý" tlak, ↑ tlak --- ↓ glykosaminoglykány ↑ kolagen • deformace / re-formace tkáně: elastická vlákna
K. Witter Veterinärmedizinische Universität Wien Veterinärplatz 1 A-1210 Wien
[email protected]
