Přednáška 7 Přehled mikroskopické stavby kostrových spojů. Svalová tkáň I - rozdělení, stavba, výskyt a funkce Kostrové spoje •1) Synarthrosis – (ne)pohyblivé spoje vazivem, chrupavkou nebo kostní tkání bež štěrbiny: • a) synostosis - spojení pomocí kosti - ossa illium + pubis + ischii = os coxae (kost pánevní), os sacrum (křížová) = z pěti obratlů, • b) synchondrosis - spojení pomocí chrupavky symphysis ossis pubis (srůst kostí stydkých – vazivová chrupavka) nebo žebra a kost hrudní (hyalinní chrupavka). • c) syndesmosis - spojení vazivem (sutury lebeční, závěsný aparát zubu = gomphosis). • •Pozn.: •Ankylóza – patol. synostóza •Artrodéza – operativně navozená ankylóza odstraněním kloubních • chrupavek (při nestabilitě kloubu) Kostrové spoje •2) Diarthrosis - pohyblivé spojení 2 nebo více kostí •součásti kloubu: -kloubní plošky s chrupavkou -kloubní štěrbina -kloubní pouzdro z hustého kolag. vaziva -synoviální tekutina -(pomocná zařízení) Arthron -významný pojem v kineziologii a chiroterapii -pojem vystihuje funkční souvislost kloubů a svalů sustav bolestivý kloub à svalový spazmus à blokace pohybu kloubu Pohyby kloubů flexe (ohnutí) – extenze (natažení) addukce (přitažení) – abdukce (odtažení) rotace (otáčení) cirkumdukce (kroužení) Typy kloubů •dle počtu prvků kloubu – jednoduché (2 kosti) X • složené (více kostí, 2 kosti + discus či meniscus) •dle rozsahu pohybu – tuhé x více pohyblivé •dle tvaru styčných ploch – •dle pohybu v ose – 1, 2 , 3 osy joints1 kulový Typy kloubů cylindrický sedlový volný: ramenní omezený: kyčelní válcový: interfalang., humeroulnární; kolový: atlantoaxiálni, radioulnání Art. carpometacarpalis pollicis joints2 elipsovitý plochý bikondylární akromioklavikulární,intermetatrsální, sakroiliacký radiokarpální, metakarpofalangeální, atlantookcipitální kolenní, temporo- mandibulární Kloub (diarthrosis, articulatio synovialis ) •Kloubní chrupavka - hyalinní* chrupavka bez perichondria; kryje konce kosti. •Kloubní pouzdo (capsula articularis) navazuje na periost. •Synoviální membrána vystýlá kloubní pouzdro. Produkuje a secernuje synoviální tekutinu •Kloubní štěrbina • stevensjoint2 bursa * vazivová chrupavka Kloub Kloubní chrupavka porézní materiál se submikroskopickými otvory; do nich je vtlačována a z nich vytlačována synoviální tekutina. Při zatížení se chrupavka pružně deformuje. Kloubní chrupavka •Povrch kloubních ploch epifyzární kosti je pokryt bezcévnou hyalinní chrupavkou (3 mm), která zabezpečuje jemný a pružný pohyb kloubu; připojuje se na kost kolagenními vlákny uspořádanými do podoby arkád. • • • •Chrupavka je vyživována synoviální tekutinou a subchondrálními* kapilárami v kosti. Nemá perichondrium. •Základní hmota kloubní chrupavky obsahuje hodně vody (60-80%) a protein-polysacharidový komplex s kys. hyaluronovou (vysoká viskozita a hydrofilie); obě složky jsou významné při mazání a pružnosti kloubu. • linie osifikace Kloubní pouzdro – zevní vrstva •stratum fibrosum – husté kolagenní vazivo, přechází plynule do periostu a upíná se na kost; •+ kapsulární a extrakapsulární vazy – zpevňují pouzdro a stabilizují klouby •+ úpony mm. articulares - napínají kloubní pouzdra a zabraňují jejich uskřinutí; Kloubní pouzdro – vnitřní vrstva •stratum synoviale – synoviální membrána – naléhá na fibrózní vrstvu těsně nebo je od ní oddělena řídkým vazivem s tukovými buňkami, •vnitřní povrch je lesklý a hladký, může však vybíhat v řasy (plicae synoviales) a v drobné klky (villi synoviales), •je bohatě zásobena krevními i mízními cévami a nervy • Anatomie_Gelenk Nerv Sval Tukový polštářek Úpon šlachy Kost Arterie Véna Tukový polštářek Synoviální Membrána Synoviální vazivo Subchondrální kapiláry Chrupavka Recessus synovialis Capsula fibrosa Synoviální buňky - synovialocyty •synovialocyty – leží na kolagenních vláknech hlubších vrstev, ale i mezi nimi. synovial_membrane kloub Synoviální membrána Synovialocyty •A buňky - podobné makrofágům, intenzivně fagocytují např. lipidy, hemosiderin, imunokomplexy apod. obsahují velký Golgiho aparát a mnoho lyzosomů. •B buňky - obsahují drsné endoplazmatické retikulum a jsou podobné fibroblastům. Podílí se na produkci synoviální tekutiny. Synoviální tekutina •= ultrafiltrát krevní plazmy (za fyziol. podmínek obsahují synoviální klouby malé množství tekutiny; v kolenním kloubu asi 2ml), která usnadňuje hladké klouzavé pohyby kloubních ploch. •Přináší kyslík a živiny k bezcévné hyalinní chrupavce. •Normální synoviální tekutina je čirá, nažloutlá, viskózní a obsahuje hyaluronovou kyselinu (2,6 g/l), glukózu (66 mg/100 ml) a bílkoviny. Vyskytují se v ní také buňky (cca 60/ml). pH = 7,4 – 7,7 •Funkce synoviální tekutiny: - zabezpečuje výživu tkání kloubu (chrupavka aj.) - zvyšuje a udržuje pružnost chrupavek - snižuje tření kloubních plošek (mazadlo = k.hyaluronová) • •Reparační schopnost synoviální membrány je značná. Membrána je schopna rychle a úplně regenerovat, mitotickým dělením subsynoviálních buněk a buněk stratum fibrosum (relativně málo diferencovaných) a synoviální tkáň může rychle růst. • [Tato vlastnost má význam v případech, kdy je třeba synoviální membránu chirurgicky odstranit. Synoviální membrána, v pokusu úplně odstraněná, zregenerovala do 60 dnů.] • • Intraartikulární struktury •V některých synoviálních kloubech se nachází kloubní disky nebo menisky, tvořené vazivovou chrupavkou, která je bezcévná, vyživovaná difúzí ze synoviální tekutiny. •Menisky (meniscus lateralis et medialis) se nacházejí v kolenních kloubech, srpovitý tvar. •Disky (discus articulares) se upínají na kloubní pouzdro, mají tvar souvislé ploténky a rozdělují kloubní dutinu na 2 části. Výskyt: klouby sterno-klavikulární, temporomandibularní, akromioklavikulární a distální radioulnární. Soubor:Gray349.png Menisky jsou pružné a přitom pevné – dobře tlumí nárazy, přenáší a rozkládají hmotnost těla a brání opotřebení kloubní chrupavky. •Labrum articulare vazivově-chrupavčitý lem kloubní jamky, který ji prohlubuje a zvyšuje stabilitu kloubu (př. kyčelní a ramenní kloub) • kycel01 Synoviální burzy (bursae synoviales) File:Gray350.png - Tíhové váčky tvořené synoviální blankou a vyplněné kloubním mazem - výskyt: v místech styku svalů a šlach s kostním podkladem kloubu - minimalizují tření a usnadňují posun kloubů Každý, kdo řídí a ovlivňuje pohybovou aktivitu člověka, si musí uvědomit, že vlastnosti pojivových tkání se v průběhu života mění a proces stárnutí významně ovlivňuje fyziologický rozsah pohybu a pevnost a pružnost pojivového aparátu. odborná rehabilitace Svalová tkáň Základní vlastnost - kontraktilita • 1.příčně pruhovaná kosterní 2.příčně pruhovaná srdeční 3.hladká Charakteristika •Složení tkáně: svalové buňky a vazivo • •Kontraktilita - „kontraktilní“ proteiny (aktin a myosin*) v buňkách •Kontraktilní proteiny – orientované paralelně s dlouhou osou buňky ve směru kontrakce •Kontrakce a relaxace a pohyb • •* - proteinový motor Terminologie • •mys/myos (sval) •myocyt (svalová buňka) • sarx/sarcós (maso): buněčná membrána = sarkolema cytoplazma = sarkoplazma hladké ER = sarkoplazmatické retikulum • Pamatuj! •Základní stavební a funkční jednotkou tkáně je svalová buňka! • –Svalové vlákno příč. pruh. (rhabdomyocyt) –Svalová buňka srdeční (kardiomyocyt) –Svalová buňka hladká (leiomyocyt) Image285 Vazivo ve svalu Obsahuje cévy a nervy http://histoblog.viabloga.com/images/Diapositive7_4_t.800.jpg Svalová tkáň příčně pruhovaná kosterní •morfologická a funkční jednotka: svalové vlákno (rhabdomyocyt) – mnohojaderný útvar (=syncytium) s jádry uloženými periferně (pod sarkolemou) • •průměr: 25-100 mm •délka: milimetry až centimetry (až 15cm) 0100_0001 Stavba svalového vlákna §sarkolema + T-tubuly §jádra (25-40 na 1mm délky) §sarkoplazma: •Myoglobin (přenos O2) •myofibrily (příčně pruhované 1–2 µm tlusté vláknité útvary) •organely: mitochondrie, Golgiho aparát, sarkoplazmatické retikulum (zásobárna iontů Ca2+ ) •inkluze (glykogen) • http://i1251.photobucket.com/albums/hh551/vladimirzec/Fiziologija/img278.jpg Svalová tkáň - 8 Příčně pruhované svalové vlákno Svalová tkáň - 2 Kosterní svalovina Primární svazek svalových vláken (rhabdomyocytů) http://cljjang.com.ne.kr/anatomy/PIC45.jpg Rhabdomyocyt • •Sval. vlákno – morfol. a funkční jednotka koster. svalu [Ø 25 – 100 m] •Myofibrila – strukturní složka sarkoplazmy • [Ø 0.5 – 1.5 m] •Myofilamentum – aktin a myosin, uspořádání do sarkomer (několik v délce myofibrily) • [Ø 7 and 15 nm] • •Sarkomera – nejmenší kontraktilní jednotka [2.5 mm] Muscle_Cell_Close-up_1 Svalové vlákno (rhabdomyocyt) myofibrila myofilamenta myofilamenta Sarcomere 0101_0001 Rhabdomyocyty (podélně) Svalová tkáň - 4 Příčně pruhovaný sval Rhabdomyocyty (podélně) Svalová tkáň - 6 Příčně pruhovaný sval Rhabdomyocyty (příčně) 005 SkMTHE40 File:Skeletal muscle - cross section, nerve bundle.jpg Rhabdomyocyty (příčně) epimysium nerv 062 Rhabdomyocyty (příčně) OH_img6-3 Svalová tkáň - 10 Sarkoplasmatické retikulum Svalová tkáň - 9 Kosterní svalovina T-tubulus terminální cisterny Stavba myofibril –izotropní úseky (I-proužky) – světlé, Z-linie (telofragma) –anizotropní úseky (A-proužky) – tmavé, M-linie (mezofragma), H-zóna –Sarkomera – úsek mezi dvěma Z-liniemi 0100_0001 Myofilamenta •tlustá: výlučně v rozsahu A-proužku, myozin, tloušťka 15 nm, délka 1,6–1,8 µm •tenká: v rozsahu I-proužku (zasahují i do anizotropních úseků), F-aktin a regulační proteiny, tloušťka 7 nm, délka 1,5 µm •zkrácení myofibril při svalovém stahu se děje na principu posuvného mechanismu, délka tenkých a tlustých filament se při kontrakci nemění 0100_0001 0100_0001 http://classconnection.s3.amazonaws.com/425/flashcards/1223425/jpg/untitled1331522701755.jpg 0106_0001 Z Z M H I-proužek A-proužek SARKOMERA Stavba myofilament •Tlustá myofilamenta - myozin (molekuly tvaru golfové hole - hlavice, krček a tyčinkovitá násada) • •Tenká myofilamenta - aktin + regulační proteinový komplex troponinu a tropomyozinu • • Tropomyozin obtáčí vlákno aktinu • troponin - 3 podjednotky: • TpC odpovídá za vazbu vápenatých iontů • TpT váže troponin k tropomyozinu, • TpI inhibuje interakci aktinu s myozinem Svalová tkáň - 15 Myofilamenta Aktin •Vlákna aktinu (F-aktin, fibrilární) jsou složena z polymerizovaných molekul globulárního proteinu G-aktinu o průměru 5,6nm. •Z-linie = α-aktinin actinfilament berger6 Myosin •Molekula myosinu je podstatně větší •Na povrchu vlákna jsou hlavice spojené s vláknem flexibilním krčkem. •Hlavice mají ATPázovou aktivitu myosin http://www.pohadkar.cz/public/media/Pepek_namonik/obrazky/obrazky-pepek-namornik-5.jpg liczba%20RM%20a%20hipertrofia1 Svalová kontrakce myozin Myofibrila – myofilamentum – sarkomera vlakno sarkomer%20in%20vivo sarkomera Z-linie M-linie Z-linie I – proužek A – proužek I-proužek aktin aktin + myozin aktin H - zóna Kontraktilní jednotka a princip svalové kontrakce •Kontrakce - posun proteinů vůči sobě •Spotřeba ATP •Ca2+ •Regulační proteiny - uspořádané do specifických útvarů - myofibril •Myofibrila se skládá z kratších útvarů - sarkomer •Sarkomera = nejmenší funkční jednotka myofibril. muscle1 Fáze svalové kontrakce –přenos vzruchu: akční potenciál Þ depolarizace sarkolemy • • Þ T-tubuly Þ přestup na membrány sarkoplazmatického retikula: • Þ výstup Ca2+ do sarkoplazmy http://www.physioweb.org/IMAGES/musc_impulse.jpg Fáze svalové kontrakce –Ca2+ + troponin C Þ odkrytí vazebných míst na aktinových filamentech pro myozinové hlavice (ATPáza) – –myozinové hlavice + aktinové filamentum Þ uvolní se energie Þ ohnutí krčku a hlavice Þ posun aktinových vláken ke středu sarkomery – –konec depolarizace: Ca2+ zpět do sarkoplazmatického retikula Muscleslidingfilament1 actin - Ca2+ + na TpC - TpT + tropomyozin - štěpení ATP - myozin + aktin - kontrakce Svalová kontrakce mandl-7no11anim Klasifikace svalových vláken •Červená vlákna ñ ñ myoglobin, mitochondrie, lipidové kapky ò myofibrily, glykogen – pomalá, vytrvalá kontrakce •Bílá vlákna ò myoglobin, mitochondrie, lipid. kapky ñ myofibrily, glykogen – rychlá, krátká kontrakce •Intermediární vlákna – rychlá, vytrvalá kontrakce Svalová tkáň - 7 Příčně pruhovaný sval Svalová vlákna červená, bílá a intermediární Charakteristika jednotlivých typů svalových vláken Vlákna Červená Intermediární Bílá Barva Tmavá (červená) Tmavá (červená) Světlá (bílá) Obsah myoglobinu Vysoký Střední Nízký Počet mitochondrií Hodně malých Hodně velkých Málo malých ATPazová aktivita Nízká Vysoká Vysoká Typ metabolismu Oxidativní Aerobní i anaerobní Anaerobní, glykolitický Stah Pomalý Rychlý Rychlý Unavitelnost Velmi malá Malá Vysoká Hustota vlásečnic Velká Velká Malá Sval •Masitá část svalu •Šlacha •Nervově-cévní svazek •Pomocná svalová zařízení ThighAnatomyMuscleAnterior front Masitá část svalu •Tvar – různý, barva – červenohnědá, schopnost kontrakce • •Vazivo svalu •Jednotlivé rhabdomyocyty •endomysium (jemné vazivo, kolag. a retikul. vlákna, oj. fibrocyty) • •Snopce (svazky) – 10 – 50 rhabdomyocytů (sval. vláken) •Perimysium (řídké kolag. vazivo, cévy, nervy, tuk. buňky) • •Celý sval •Epimysium (husté kolag. vazivo neuspořádané) •Svalová fascie Obal svalu Stavba svalu 001 Image285 http://www.faqs.org/health-encyc/images/tnismhe_02_img0007.jpg http://bcs.whfreeman.com/thelifewire8e/content/cat_010/f47020.jpg Šlacha foot_tendon Šlacha Slacha(HE) Husté kolag. vazivo uspořádané: - svazky kolag. vláken (fibrae tendinae) - fibrocyty (křídlaté buňky) Peritenoneum – povrchový obal šlachy Spojení šlacha - sval Danen-Mayer lang26 Zásobení svalu •cévy i nervy se větví ve vazivu svalu •senzitivní nervy –nervosvalová vřeténka (délka svalu) –šlachová vřeténka (napětí svalu) –volná nervová zakončení (bolest) •motorické nervy, motorická jednotka –myelinizované axony motoneuronů v míše –motorické ploténky • Nervosvalové vřeténko Golgiho šlachové vřeténko image29 Nervová tkáň - 22 Motorická ploténka Motorická ploténka (průkaz acetylcholinesterázy) *subneurální aparát s Ach-receptory * MOTOR%20END%20PLATES%20SMALL%201 telodendrie Sval. vřeténko Motorická ploténka Kosterní sval. vlákno Motorické ploténky v motorické jednotce Každé sval. vlákno (rhabdomyocyt) má jen jednu motorickou ploténku. Tato svalová vlákna s kontrahují současně 4. Synoviální tíhové váčky (bursae synoviales) Pomocná svalová zařízení – vazivové struktury: 1. Povázky (fascie), 2. Kladky (trochleae), 3. Šlachové pochvy (vaginae tendineum) Vagina fibrosa vagina viscerální list synovialis parietální list kost mesotenonium synovie Faszien Fascia muscularis bursa_tendon Trochlear nerve http://www.dominika-svehlova.cz/images/nemoci23obr1.gif podkožní (2) a podšlachový (4) tíhový váček kladka (trochlea) Svalová tkáň příčně pruhovaná srdeční •morfologická a funkční jednotka: srdeční svalová buňka (kardiomyocyt) – cylindrická buňka s 1 – 2 jádry uloženými centrálně •průměr: 15 mm •délka: 85-100 mm •Buňky jsou spojeny do vláken a prostorových sítí interkalárními disky. Kardiomyocyt •oválné jádro centrálně (1-2) •množství mitochondrií –GER, GA, glykogen, lipidy •kontraktilní aparát - myofibrily •SR - příčně probíhá na úrovni Z-linií –jsou vytvořeny diády (T-tubulus +1 cisterna) •v síních - granula aurikulinu (natriuretický faktor) pracovní (kontraktilní) vzrušivé řetězec kardiomyocytů kapilára s erytrocyty pure23r pure23r pure23r pure23r Interkalární disk Svalová tkáň - 17 Srdeční svalovina Svalová tkáň - 20 Srdeční svalovina Interkalární disk •spojení sousedních kardiomyocytů •intercelulární spoje –desmosom –fasciae adherentes –gap junction (nexus) Svalová tkáň - 21 Interkalární disk 016 Svalová tkáň - 18 Srdeční svalovina Svalová tkáň - 22 Myokard Myokard – kardiomyocyty (HE, příčně) Vzrušivé ( nonkontraktilní) kardiomyocyty •součást převodního /excitomotorického/ aparátu srdce: sinusový a síňokomorový uzlík, Hissův svazek rozdělený na pravé a levé raménko a Purkyňova vlákna •nízký počet myofibril, zvýšený obsah glykogenu v sarkoplazmě, chybí T-tubuly a interkalární disky, četné nexusy • gr84 Image:Purkinje fibers.jpg Pracovní kardiomyocyty Vzrušivé kardiomyocyty Svalová tkáň hladká •morfologická a funkční jednotka: svalová buňka (leiomyocyt) – • buňka s 1 jádrem uloženým centrálně • •průměr: 3-10 mm •délka: 20-200 mm Hladká svalová tkáň • • • •Schopnost hypertrofie ( gravidní uterus – až 10x) •Jádro (1) – centrálně •Myofilamenta nejsou uspořádána do myofibril, (buňka nevykazuje příčné pruhování). •Mezibuněčné spoje – nexusy, desmosomy, ZO •Na povrchu buněk lamina basalis •(jsou schopny produkovat kolagen a elastin – např. ve stěně cév) • image006 Leiomyocyt •sarkoplazmatické retikulum: pouze izolované váčky, chybějí terminální cisterny i T-tubuly •kaveoly (≈ T-tubuly) •tenká (aktinová) a tlustá (mysionová) myofilamenta uspořádána do složité prostorové sítě, chybí periodické střídání obou typů filament (= nejsou vytvořeny myofibrily) SmoothMuscle Caveolae Aktinová myofilamenta – fokálně adherují k sarkolemě nebo do denzních tělísek (≈ Z-linie) v sarkoplazmě. Kalmodulin (≈ troponin) – váže Ca („zvenčí“, z vnitř. zásob) Sarkoplazmatické retikulum – jen krátké tubuly; kaveoly Svalová tkáň - 26 B Leiomyocyty (2) 011 0102_0001 Svalová tkáň - 28 Hladký sval podélně i příčně Hladká svalová tkáň (HE, podélně a příčně) 009 010 Hladká svalová tkáň (HE, příčně) Mechanizmus kontrakce •- Ca2+ (vstup do buňky), vazba na kalmodulin -Ca2+-kalmodulin aktivuje myosin-kinázu (přes cAMP) -ATP↓ → ADP •- vazba aktinu na myosin • dále jako u kosterní svaloviny Smooth Muscle Svalová tkáň – shrnutí znak Kosterní tkáň svalová Srdeční tkáň svalová Hladká tkáň svalová Původ mezoderm (myotomy) mezoderm (kardiogenní ploténka) mezenchym Stavební jednotka rhabdomyocyt (svalové vlákno) kardiomyocyt leiomyocyt Velikost tl. 100µm d. mm až cm tl. 10-15 µm d. 85-100 µm tl. 3-10 µm d. 20-500 µm Počet jader mnoho 1(2) 1 Umístění jádra pod sarkolemou uprostřed uprostřed regenerace velmi omezená žádná regeneruje Regenerace svalové tkáně •vysoce diferencovaná tkáň (zejména příčně pruhovaná) •nízká schopnost regenerace • •srdeční sval se hojí jizvou •kosterní sval se hojí jizvou + lehce regeneruje ze satelitových bb. (regenerace, růst) •hladké svalové bb. se dělí a snadno regenerují 0103_0001 0103_0001 0103_0001 hladká srdeční kosterní svalová tkáň – příčný řez muscle%20tissue muscle%20tissue%203 muscle%20tissue%202 http://www.med.muni.cz/histol/MedAtlas_2/img_low/HP_obr16.jpg Děkuji za pozornost http://www.pohadkar.cz/public/media/Pepek_namonik/obrazky/obrazky-pepek-namornik-5.jpg Svalová tkáň - 15 Myofilamenta figure1 Kloubní vazy •Kloubní ligamenta - pruhovitá ztluštění pouzdra. Mohou být do pouzdra zavzata nebo od něj oddělena řidším vazivem nebo bursami. •Kolagenní vlákna ligament přecházejí do kosti jako Sharpeyova vlákna. obr4 svaly_obecne spindle_muscle Golgiho šlachové vřeténko P1010001 -na přechodu šlachy ve sval -registrace svalového napětí a tlaku na šlachu