•1. Definice a význam histologie, přehled metod užívaných ke studiu buněk a tkání. • Obecná histologie a cytologie: Buňka jako systém. Biomembrány. Přehled stavby a funkce buněčného jádra a buněčných organel. Buněčná membrána, úprava buněčných povrchů, intercelulární spoje. •2. Buněčný cyklus, dělení buněk. Diferenciace buněk a vznik tkání. Definice jednotlivých typů tkání. • Epitelová tkáň – původ, stavba rozdělení a funkce. Přehled krycích (povrchových) epitelů a epitelu žlázového. Epitel resorpční. •3. Pojivová tkáň – původ, stavba, rozdělení a funkce. Přehled tkáně vazivové. • Pojivová tkáň – chrupavka a tkáň kostní. •4. Svalová tkáň – původ, rozdělení, stavba a funkce. Přehled stavby kosterní svalové tkáně a hladké svalové tkáně. Mechanismus svalového stahu. • Nervová tkáň – původ, stavba a funkce. Neuron a jeho součásti. Synapse, nervové mediátory. Neuroglie – přehled hlavních buněčných typů a jejich funkce. Obaly nervových výběžků. •5. Krev - složení. Morfologie krvinek. Mikroskopická anatomie: Přehled mikroskopické stavby vlásečnic a cév. Přehled stavby srdce, srdeční svalová tkáň. • Lymfatické cévy a lymfatické uzliny – stavba a funkce. Lymfoepitelový patrový (Waldeyerův) mízní okruh. •6. Přehled mikroskopické stavby slinných žláz. Slina. Obecná stavba stěny dutých (trubicovitých) orgánů. • Mikroskopická stavba a funkce žaludku. Mikroskopická stavba a funkce tenkého a tlustého střeva a appendix vermiformis. •7. Mikroskopická stavba jater, jaterní lalůček, krevní oběh v játrech. Mikroskopická stavba žlučníku, vývodní žlučové cesty. Pankreas a Langerhansovy ostrůvky. Přehled buněk gastro-entero- pankreatického systému. • Přehled mikroskopické stavby žláz s vnitřní sekrecí. HISTOLOGIE - osnova DOPORUČENÁ LITERATURA •Svatopluk Čech, Drahomír Horký - Histologie a mikroskopická anatomie pro bakaláře • •L. Carlos Junqueira, José Carneiro, Robert O. Kelley Základy Histologie • •Renate Lullmann-Rauch - Histologie • practice • Histologie Přehled metod studia buněk a tkání Buňka - stavba Buněčný povrch a intercelulární spoje HISTOLOGIE •Nauka o stavbě normálních, tj. zdravých buněk, tkání a organů na mikroskopické a submikro-skopické úrovni • - obecná histologie + cytologie • - speciální histologie = mikroskopická anatomie (stavba orgánů jednotlivých systémů) • •Specifická struktura buněk, tkání a orgánů má své funkční opodstatnění! • •Histologické metody •- Světelná a elektronová mikroskopie •Světelný mikroskop (optický) – průchod světla optickou soustavou -Optické čočky – okulár, objektiv – celkové zvětšení -Rozlišovací schopnost - rozlišení (vzdálenost dvou bodů, které lze ještě rozeznat jako oddělené) – závisí na vlnové délce dopadajícího světla - je asi 0,2mm (oko 0,2mm) -Speciální mikroskopie – fluorescenční, fázový kontrast - •→ zachytit v určitém momentu, zviditelnit a zvětšit • •Transmisní (prozařovací) el. mikroskop - TEM •- snímán průchod elektronového paprsku, rozlišení 0,2-0,3 nm (reálně 5 nm) •Rastrovací (řádkovací, scan) el. mikroskop – SEM •- snímán odraz elektronového paprsku, rozlišení 10-20 nm Dscn1204 •Elektronový mikroskop • •- Čočky – elektromagnety •- Obraz je tvořen elektronovým paprskem ve vakuu •- Projekce na fluorescenční stínítko nebo snímání kamerou Zpracování tkání a orgánů pro účely histologického vyšetření ve světelném mikroskopu (příprava trvalého histologického preparátu) •ODBĚR vzorků •FIXACE tkání – formaldehyd, alkoholy •PRANÍ •ZALÉVÁNÍ (parafinové bločky) •KRÁJENÍ - mikrotomy •NAPÍNÁNÍ A LEPENÍ řezů •BARVENÍ řezů •MONTOVÁNÍ c trvalé preparáty TYPY BARVENÍ •rutinní, přehledná – HE, AZAN - demonstrují všechny základní složky • •speciální – vizualizace vybraných struktur –Massonovy trichromy: žlutý - HEŠ, modrý - AZAN, zelený trichrom (barví kolagenní vlákna) –orcein, aldehydový fuchsin (elast.vlákna) aj. –Histochemické metody –Imunohisto- a imunocytochemické metody – •impregnační – soli kovu – např. AgNO3 (nervová nebo retikulární vlákna) Příklady barvení: •HE = Hematoxylin – Eosin • jádra – modro-fialová • cytoplazma a kolagenní vlákna – růžová • svalová tkáň – červená • • •HEŠ = Hematoxylin – Eosin – Šafrán • kolagenní vlákna – žlutá • • •AZAN = AZokarmín – Anilinová modř – oranž G • jádra – červená • erytrocyty – oranžové • svalová tkáň – červená • kolagenní vlákna – modrá Hematoxylin a eosin (HE) N_UR_KD_09 •cytoplazma •jádra •kolagenní vlákna Barvicí metody: přehledné demonstrují všechny složky tkání speciální zdůrazňují určité buněčné nebo tkáňové složky impregnační soli Ag, Au nebo Os N_UR_KD_06 Masson-Trichrome-g HistologySlidesOriginal004 DSCN0909 • glykogen v hepatocytu Zpracování tkání pro histologické vyšetření v elektronovém ikroskopu •ODBĚR vzorků •FIXACE tkání – rychlá - glutaraldehyd •PRANÍ •ZALÉVÁNÍ - epoxidové pryskyřice •KRÁJENÍ - ultramikrotomy •PŘENOS NA SÍŤKY •KONTRASTOVÁNÍ fig7 řas epit SEM řas epit1 řas epit 2 •SM •SEM •TEM •Trachea – víceřadý epitel s řasinkami Průtoková cytometrie •Analýza fenotypu jednotlivých buněk – možné využití i pro jejich třídění • •Využívá se v hematologii – přesné stanovení procentuálního zastoupení jednotlivých částic krve Sort Setup Buňka Základní morfologická a funkční jednotka organizmu schopná všech životních projevů (metabolizmus, růst, dráždivost, rozmnožování a pohyb) cell Velikost buněk •4 – 150 mm • - zrnkovité neurony v kůře mozečku 4-5 mm • - erytrocyty 7,4 mm • - Purkyňovy bb. v kůře mozečku nebo • - pyramidové bb. v kůře mozku 80 - 100 mm • - oocyt 120 mm • - megakaryocyt v kostní dřeni až 150 mm • •Většina somatických buněk 10 – 30 mm • cell death Životnost buňky •Neutrofily – 6-7 hod •Eozinofily – 7-14 dní •Erytrocyty – 110 – 130 dní •Hepatocyty – 1-2 roky •Neurony – roky nebo celý život • •Organizace v buňce - kompartmentalizace •Izolace specifických prostředí - umožňuje i souběžný průběh reverzních chemických reakcí • •Zajištěna soustavou membrán – selektivní přenos látek, energie a informací • jádro (karyoplazma) - jedna z komponent buňky (není organela) • • cytoplazma • cytolazmatická membrána • cytosol • organely • inkluze • image014 •http://lanhuynh.weebly.com/cell-structurefunction.html •Stavba biomembrány •- tloušťka 7 – 10 nm •- dvě vrstvy fosfolipidů opačné orientace (v EM trojvrstevný vzhled) •- povrchové a prostupující proteiny • - strukturní • - receptory • - kanály a pumpy • - vázané enzymy • • •Membrána je semipermeabilní a fluidní biomembrana •http://www.infovek.sk/predmety/biologia/diplomky/biologia_bunky/biomembrany.htm micely • •Membránové struktury v cytoplasmě - Cytoplazmatická membrána - Endoplazmatické retikulum - Golgiho aparát - Mitochondrie - lysozomy, endozomy, peroxizomy - Ribozomy - Cytoskelet • - Centriol •- Inkluze ribozom _ER_ •Struktury bez membrány •http://cronodon.com/BioTech/Cell_structure.html •http://www.sszdra-karvina.cz/bunka/bi/02pro/obr/ribozom.jpg Jádro (nucleus) •Zajišťuje dědičnost (replikace) a vyjádření (exprese) genetické informace • •- Počet v buňce - obvykle 1, hepatocyty 1-2, osteoklasty 50, kosterní svalové vlákno (syncytium) 20-40 / mm, erytrocyt 0 • •- Velikost 4-10 mm • •- Tvar – kulovité, laločnaté, segmentované (odpovídá tvaru buňky) •- Skladba – jaderný obal (karyolema), matrix (karyoplasma), chromatin/chromozomy, jadérka, jaderný skelet blood5 loadBinary neutrophil mus_skl_14 cell-binucleated-polygonal-eosin 008neurnissl Jaderný obal • Dvojitá biomembrána • •- vnější jaderná membrána (+ ribosomy) •- vnitřní jaderná membrána – napojení na jaderný skelet - laminu •- perinukleární prostor (40 – 70 nm) – napojení ER •- jaderné póry kryté diafragmou (60-70 nm Æ) – transport látek • nucleus Chromatin (interfáze) • •Heterochromatin – tmavé hrudky (spiralizované úseky) • - dobře barvitelný Hematoxylinem - marginální heterochromatin • - karyosomy • - heterochromatin asociovaný s jadérkem (perinukleolární) • •Euchromatin – světlý, nebarví se (despiralizované úseky) • - aktivní - transkripce euchromatin_and_heterochromatin Chromosomy (M-fáze) •viditelná kondenzovaná vlákna DNA během mitózy chromosome •Diploidní sada chromozomů = 2x23 v každé somatické b. • ♀ 44 + XX • ♂ 44 + XY • •- 2 chromatidy (po replikaci) - centromera – spojení chromatid, připojení dělícího vřeténka • Na některých agrocentrických chromozomech se nachází sekundární konstrikce oddělující satelit – organizátor nukleolu mitoza Jadérko (nucleolus) •- nekonstantní počet – mizí v profázi, objeví se v telofázi •- měří 1 – 2 mm, neohraničené, sférického tvaru •- složení - RNA, proteiny, DNA •- produkce ribozomů • •pars fibrosa – RNA fibrily o Æ 3-5 nm, •pars granulosa – RNA granula (preribosomy) • Æ 15-20 nm, •fibrilární centrum – DNA nukleolárního organi-zátoru. nucleo2 • Mitochondrie •Semiautonomní organela – vlastní DNA a ribosomy •Dvojitá membrána – vnější, vnitřní – cristae et tubuli mitochondriales •Tvar - kulatý, oválný (až vláknitý) •Velikost - 0,5 mm x 2 mm, protáhlé až 20 mm •Počet: různý dle metabolické aktivity buňky a jejich nároků na dodání energie (např. v jaterní buňce 1000 – 2000 mitochondrií) mitochondrie •http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookCELL2.html Mitochondriální kristy mitoch •http://user.mendelu.cz/sladek/cytologie/mitoch1.htm Ribosomy •Tělíska složená ze 2 podjednotek •Velikost ribosomu: 20 nm Ø • • • • •volné polyribosomy ribosomy na •ribosomy endoplazmatickém • retikulu • •Proteosyntéza „pro buňku“ a „na export“ (např. žlázové bb.) • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • maizerootER Endoplazmatické retikulum členitý, 3D systém membrán v cytoplazmě buňky – 2 formy: •Zrnité (granulární) ER – GER: systém plochých, anastomozujících cisteren + (poly)ribosomy reversibilně vázané na membránu • •Hladké (agranulární) ER – AER: systém tubulů a váčků s membránou bez ribosomů rough_er 00016722 •http://www.efn.uncor.edu/departamentos/divbioeco/anatocom/Biologia/Celula •http://micro.magnet.fsu.edu/cells/endoplasmicreticulum/endoplasmicreticulum.html Golgiho aparát •Struktura • Systém hladkých membrán vytvářejících: –paralelně uspořádané cisterny (3-10) –malé váčky –větší vakuoly • •Funkce –Finalizace produktů vyrobených buňkou –- sekreční granula (na export) –- primární lyzosomy –- části buněčné membrány Golgi golg rer9 •vstupní •maturační Endosomy qckfr •Endosomy: membránové váčky (Ø 20-150 nm) vstup do buňky – pinocytózou, • • transcytóza • osud v buňce fúze s Ly ð sekundární Ly • Lyzosomy •Váčky – od 0,5 mm Ø, jednoduchá membrána, matrix s hydrolytickými enzymy kyselého pH (kys. fosfatáza, karboxylesterhydrolázy, katepsiny, hyaluronidáza, nespecifická esteráza, lipáza, ribonukleáza, aj.) • • primární • fagosomy Ly sekundární autofagické vakuoly • • reziduální tělíska (pigment lipofuscin) Peroxisomy (mikrotělíska) •- velmi početné v hepatocytech a v b. prox. tubulů •- detoxikace (rozklad H2O2, štěpení purinů a MK) •Váčky – 0,1 - 0,5 mm Ø, jednoduchá membrána, matrix s oxidativními enzymy (peroxidáza, kataláza) • • • • •(nukleoid = krystaloid) • nevyskytuje se u lidí Liver_Per_Sem_Cat_WEB •Sekreční granula •Zásobní látky glykogen • lipidové kapky •Krystaly (proteiny) •Pigmenty • endogenní autogenní • hematogenní • • exogenní – prach, barviva (karoten), tetováž Inkluze zásobní nebo odpadní látky Cytologie I - 41 Sekrece Sekreční granula rmcell GI112b Glykogen •β – granula (40 nm) •α – granula (až 400 nm) • glycogen-01-l glycogenGranules el2 Lipidové kapky chfa_03_img0505 ao_fat_cell Krystaly, pigmenty Cytologie II - 16 Krystalické inkluze llpigcel c4c3a Cytosol = základní cytoplazma •Vytváří vhodné prostředí pro činnost všech buněčných organel - gelový charakter • •Složení: • 60% vody, 4,3% minerálních látek, 35,7% organických látek (sacharidy, lipidy, AMK, proteiny, fosfolipoproteiny). • • K součástem cytosolu se řadí i cytoskelet Cytoskelet •Mikrotubuly (válce o Ø 22 nm, α + β TUBULIN) •Mikrofilamenta (vlákna o Ø 5-7 nm, AKTIN) •Intermediární filamenta (vlákna o Ø 8-11 nm) 2-56 Cytoskelet •mikrotubuly - tubulin (α, β) - Ø 22 nm – tvar buňky, centrioly, bazální tělíska, axonema řasinek a bičíků • •mikrofilamenta - aktin - Ø 5-7 nm • - subplazmalemální - b. výběžky, pohyb buněk • - intracytoplazmatická síť – proudění • ve svalových buňkách – aktin + myosin • •intermediární filamenta - Ø 8-11 nm • cytokeratin - tonofilamenta v epitelových buňkách • vimentin – v buňkách mezenchymového původu • desmin – ve svalových buňkách • neurofilamenta – v neuronech • gliová filamenta – neurogliích (např. GFAP) •Typy aktinových struktur v živočišných buňkách •mikroklky buněčný skelet filopodia, lamelipodia kontraktilní prstenec •F-aktin •α-tubulin •/ F-aktin / DNA •Cytoskelet – imunocytochemický preparát Mikrotubuly centrosm mikrotub1 tub9 Centrioly •Tvar: cylindr (válec) •Velikost: Ø 0,2 mm, délka 0,4 - 0,5 mm •Stavba: 9 tripletů mikrotubulů po obvodu válce •Zřetelné v interfázi poblíž jádra - 1 pár centriolů kolmo na sebe centri centriol •- Organizátory pro stavbu dělícího vřeténka •- Replikací vznikají bazální tělíska řasinek Stavba centrozomu nrm1712-i1 Řasinky, bičíky •Pohyblivé výběžky cytoplazmy vyztužené mikrotubuly: •Axonema • 9 dubletů + 1 centrální pár •Bazální tělísko (centriol) •Žíhaná nožka • cilia1 •Úprava buněčných povrchů em-011 •Řasinky, bičíky •Řasinky •Mikroklky = výběžky cytoplazmy vyztužené aktinovými mikrofilamenty – dle uspořádání: •krátké, nepravidelné •žíhaná kutikula – epitel. bb. střeva •kartáčový lem – kanálky nefronu •stereocilie – ductus deferens microvillusRoss4 stereociliaRoss4 •Mikroklky Intercelulární spoje •těsná=okluzní: zonula occludens • •adhezní: zonula adherens (15-20 nm), dezmosom (macula adherens) (25-45 nm) • •komunikační: nexus (gap junction) (2 nm) • junctnew liaison09 liaison07 liaison05 liaison06 liaison08 1. ZO, 2. ZA, 3.MA, 4.N Cytologie II - 9 Zonula adherens Cytologie II - 4 Spojovací komplex desmosom bst0320985f02 junction_gap Nexus • • •Intercelulární štěrbina 2 – 4 nm •konexony = 6 konexinů •konexiny = protein.mol. Bazální povrch buněk •přivrácen k lamina basalis: • • hemidesmosomy bazální labyrint Mitokid Cytologie II - 11 Hemidesmozomy