Nervová tkáň Brno, duben 2022 •Nervová tkáň •Neuron •Synapse •Neuroglie •Nerv •Přenos signálu •Vývoj nervové tkáně •Regenerace nervové tkáně Přednáška 9 Nervová tkáň – Obecné vlasnosti Řídí a integruje aktivity složek těla zajišťujících všechny životní funkce Hlavní funkce 1. •Snímání změn senzorickými receptory • •Interpretace a zapamatování si těchto změn •Reakce na tyto změny různými efektory 48-01-VertebNervousSys-NL.gif 000784A6 Macintosh HD BC4DC1A3: Somatický X Autonomní (vegetativní) Centrální nervový systém - CNS Definice: •Nepárové, bilaterálně symetrické struktury uložené v podélné ose těla. • •Struktury vznikají přímo z neurální trubice. Zahrnuje: •Mozek •Mícha Periferní nervový systém - PNS Definice: Představuje dráhy spojující CNS s vnějším či vnitřním prostředím. Aferentní (sensorické) dráhy: Přenášejí informace směrem do CNS. Eferentní (motorické) dráhy: Přenášejí informace směrem z CNS. Zahrnuje: •Hlavové nervy (12 párů) •Míšní nervy (31 párů) •Periferní nervy •Ganglia Anatomická stavba nervového systému 1 08_06-AnatOrgNervousSys_L Anatomická stavba nervového systému 2 Nervová tkáň - 1 Typy neuronů Nervová tkáň je tvořena pouze dvěma typy buněk: •Neurony •Neuroglie - gliové buňky (podpůrné) Neurony – vysoce specializované buňky, které přenášejí signály (impulzy) Nervová tkáň – Obecné – Neuron 1 Neuron 2 1.Perikaryon (neurocyt) 2.Výběžky (jednosměrný přenos signálu) - axon (vždy pouze jeden; centrifugální přenos) - dendrit(y) (centripetální přenos) 173826 48-00x1-AplysiaNeurons.jpg 000784A6 Macintosh HD BC4DC1A3: Neuron 3 - Perikaryon Umístění: CNS – šedá hmota PNS – ganglia Tvar: pyramidový, sférický, vejčitý, hruškovitý Velikost: 5 to 150 mm Organely: •Jádro – velké + světlé + prominentní jadérka •Nisslova substance – drsné ER •Neurofibrily (neurofilamenta + neurotubuly + aktin) •Lipofuscin Image006 Neuron 4 - Perikaryon Cell and Tissue Ultrastructure – A Functional Perspective; 1993; Cross and Mercer, Freeman and Co.; Page 127 Nisslova substance - TEM Neuron 5 - Perikaryon Nisslova substance Neurofibrily Barveno H-E Impregnace dusičnanem stříbrným Neuron 6 - Perikaryon 10 Granula lipofuscinu Řasinka jako derivát nepotřebného centriolu Neuron 7 – Výběžky 11 Dendrity Kolaterály Axon (větvení axonu, telodendrie) Neuron 8 – Výběžky Axon (nervové vlákno) Dendrity •Přenáší signály směrem k tělu neuronu • •Typicky krátké, velmi větvené & nemyelinizované • •Povrchy pro kontakt s jinými neurony • •Obsahuje neurofibrily & Nisslovu substanci •Obsahuje MAP-2 (rozdíl od axonu) • •Desítky tisíc spojů (synapsí na velkých dendritech) • •Dendritické trny na dendritech některých neuronů • •Počet dendritických trnů klesá s věkem a špatnou výživou •1 axon odstupuje z těla neuronu – odstupový konus • •Odstupový konus – kónická oblast těla neuronu – neobsahuje Nisslovu substanci • •Některé axony mohou měřit až 100 cm • •Iniciální segment - část axonu od jeho začátku po začátek myelinové pochvy • •Iniciální segment – oblast, kde se sumací excitačních a inhibičních signálů generuje finální signál • •Kolaterální větve – Terminální arborizace – Telodendrie • •Myelinizované nebo nemyelinizované •Přenáší impulzy směrem od těla neuronu • •Terminální knoflík – zdruření na konci axonu, obsahuje synaptické váčky s neurotransmitery • •Buněčná membrána = axolema • •Cytoplasma= axoplasma Bílá hmota: oblasti s myelinizovanými axony Šedá hmota: oblasti s nemyelinizovanými axony, těly buněk a dendrity Neuron 9 – Výběžky Neuron - TEM Odstupový konus Neuron 10 – Axonální transport •Pomalý transport: 1 - 5 mm/day • •Rychlý transport: 200 - 400 mm/day Proč? Mnoho proteinů, kterém jsou tvořeny v tělech neuronů, musí být transportováno do axonů a axonálních zakončení: •pro obnovu buněčné membrány, •pro obnovu jako iontových kanálů, neurotransmiterů, enzymů, … Jak? axonálním transportem – obousměrným přesunem proteinů, organel, a jiného materiálu prostředím axonu •anterográdní transport – pohyb směrem od těla axonu (dynein) •retrográdní transport – pohyb směrem k tělu axonu (kinesin) Nervová tkáň – Neuropil 1 15 Pyramidové buňky - impregnation Motoneurony – H+E Motoneurony – kombinovaná technika Všechen materiál vyplňující prostor mezi těly neuronů a gliových buněk + ECM. Nervová tkáň– Neuropil 2 16 C:\Documents and Settings\Sedláčková.HIST4\Dokumenty\cortex cerebri potkan\999008a\999008_a ko cortex cerebri-06.JPG Neuropil - TEM Neuron – Klasifikace 1 Podle počtu a uspořádání výběžků Multipolární několik dendritů & jeden axon (nejrozšířenější typ) Bipolární jeden dendrit & jeden axon (retina, vestibulární a kochleární ganglia) Unipolární (pseudounipolární) pouze jeden výběžek (sensorická spinální ganglia)) [USEMAP] 18 Podle funkce Motorické (eferentní) neurony: •přenáší impulzy ke svalům, jiným neuronům a žlázám Senzitivní (aferentní) neurony: •snímají a přenášejí signály Interneurony: •vytváří lokální sítě Neuron – Klasifikace 2 Synapse 1 19 Definice Synapse jsou vysoce specializované buněčné spoje, které vzájemně spojují neurony (ve všech drahách) •Terminální knoflík – zakončení axonu • •Presynaptická membrána – obsahuje mitochondrie a synaptické váčky s neurotransmitery •Synaptické váčky (menší + větší – zásobní) • •Postsynaptická membrána – nese receptory pro neurotransmitery a další denzní materiál • •Synaptická štěrbina - 20-30 nm šířka, obsahuje jemná filamenta • •Se synapsemi jsou asociovány gliové buňky •Asymetrické synapse - excitační (ztluštělá postsynaptická membrána a 30 nm synaptická štěrbina) • •Symetrické synapse - inhibiční (tenká postsynaptická membrána a 20 nm synaptická štěrbina) • • Zviditelnění ve světelném mikroskopu vyžaduje speciální barvení Synapse 2 Inhibiční synapse •otevření postsynaptických Cl- (nebo jiný anion) kanálů •influx of anionů •hyperpolarizace membrány postsynaptického neuronu Excitační synapse •otevření postsynaptických Na+ kanálů •influx Na+ do buňky •depolarizace membrány postsynaptického neuronu X Neurotransmitery •Acetylcholin • •Amiokyseliny – gluatamát, glycin, GABA (gamma-amminobutyric acid) • •Monoaminy – serotonin, catecholaminy, dopamin, adrenalin, … • •Neuropeptidy– enkefalin, somatostatin, neurotensin, …. • •Další molekuly – adenosin, oxid dusnatý Synapse 3 21 Synapse 4 22 C:\Documents and Settings\Sedláčková.HIST4\Dokumenty\cortex cerebri potkan\999012A\999012A cortex cerebri-25.JPG C:\Documents and Settings\Sedláčková.HIST4\Dokumenty\cortex cerebri potkan\999013A\999013A cortex-07.JPG Synapse in TEM Synapse 5 Klasifikace podle participujících struktur Poznámka: Neuromuskulární spojení – synapse mezi neuronem a efektorovou svalovou buňkou Axodendritické Axosomatické Axoaxonální Synapse 7 48-02-VertNeuronStruct-NL.jpg 000784A6 Macintosh HD BC4DC1A3: Jeden neuron může mít 1 000 až 10 000 synapsí !!! 48-13b-IntegraSynapticInput.jpg 000784A6 Macintosh HD BC4DC1A3: Neuroglie – Gliové buňky Obecné vlastnosti •ne-neuronální buňky – několik různých typů •podporují a chrání neurony •spojují neurony k sobě a tvoří podpůrnou kostru nervové tkáně •během vývoje navádějí migrující neurony do jejich destinací •zralé neurony, které nejsou v kontaktu synapsemi •brání vzájemnému kontaktu mezi neurony (izolace) •„ladí“ aktivitu signálních drah •ve světelném mikroskopu jsou vidět pouze jejich jádra •každý neuron je v kontaktu s několika gliovými buňkami Počet neuronů: asi 100 bilionů až 1 trilion Počet gliových buněk: 50x více než neuronů Centrální neuroglie •Astrocyty •Oligodendrocyty •Microglie •Ependymové buňky Periferní neuroglie •Schwannovy buňky •Satelitové (plášťové) buňky Neuroglie – Astrocyty 1 Image015 Membrana limitans gliae… …superficialis …perivascularis •nejhojnější gliové buňky CNS •pokrývají celý povrch mozku a většinu nesynaptických oblastí neuronů v šedé hmotě • •mají četné funkce: ütvoří podpůrnou kostru nervové tkáně ümají výběžky (perivaskulární nožky) , které jsou v kontaktu s kapilárami a spoluformují hemato-encefalickou bariéru üpřeměňují krevní glukózu na laktát a předávají jej jako výživu neuronům üprodukují „nerve growth factors“, které řídí růst neuronů a formování synapsí ükomunikují elektricky s neurony a ovlivňují tak přenos signálu na synapsích üregulují chemické složení tkáňového moku absorbováním neurotransmiterů a iontů üastrocytóza – tuhá jizva tvořená astrocyty v oblasti, kde došlo k úmrti neuronů üobsahují GFAP Neuroglie – Astrocyty 2 plazmatický astrocyt fibrilární astrocyt kapilára perivaskulární nožka (predominantní v šedé hmotě ) (predominantní v bílé hmotě) Neuroglie - Oligodendrocyty ümenší než astrocyty; tmavší, okrouhlé jádro, hojné RER, hojný golgiho aparát ütvoří myelinové pochvy v CNS üjedna buňka obsluhuje více jak jeden axon ünemohou migrovat kolem axonů (na rozdíl od Schwannových buněk) – vtlačují nové vrstvy myelinu pod již existující směrem k nervovému vláknu üneurilema ani endoneurium s kolem nervový vláken v CNS nevytváří üvýběžky obklopují axony a vytváří izolační vrstvu urychlující přenos signálů ümultiple sclerosis – důsledek poškození funkce oligodendrocytů oligodendrocyt Neuroglie - Mikroglie ünejmenší neurogliové buňky ümalá, tmavá, protáhlá jádra ümají fagocytární vlastnosti üjsou-li aktivovány – antigen prezentující buňky ümají původ v kostní dřeni (mezodermální) Neuroglie – Ependymové buňky üvystýlají komory v mozku CNS a míšní kanál ükubické až nízké cylindrické üchybí bazální lamina üprodukují cerebrospinální mok (CSM) üněkteré jsou opatřeny řasinkami (pohyb CSM) üspoluvytváří Plexus choroideus Nervová tkáň - 33 Ependym Neuroglia – CNS - Sumarizace Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Ependymal cell Cerebrospinal fluid Neurons Astrocyte Perivascular feet Microglia Oligodendrocyte Capillary Myelinated axon Myelin (cut) Neuroglie PNS – Schwannovy buňky 1 •buňky, které ovinují všechny axony v PNS •poskytují strukturální a metabolickou podpopru axonům •poskytují vedení (navigaci) pro růst axonů X Axony malého průměru Obdávají je cytoplasmou Axony velkého průměru Obtáčejí je myelinovou pochvou pouze Schvannova pochva – šedá vlákna Schwannova + myelinová pochva – dvojitě konturovaná vlákna Neuroglia in PNS – Schwann cells 1 Neuroglie PNS – Schwannovy buňky 2 dvojitě konturované vlákno (myelinizované) šedé vlákno (ne-myelinizované) Neuroglia in PNS – Schwann cells 2 005 Axony malého průměru Nemyelinizovaná vlákna Jedna Schwannova obdává několik axonů (typické pro autonomní nervový systém) pouze Schwannova pochva – šedé nervové vlákno Neuroglie PNS – Schwannovy buňky 3 Myelinizace •začíná ve 14-tém týdnu vývoje •pokračuje rychle v novorozeneckém období •dokončuje se v adolescenci Axony velkého průměru Myelinizovaná vlákna Mesaxon Myelinová pochva Neuroglie PNS – Schwannovy buňky 4 Schwannova pochva + Myelinová pochva Dvojitě konturované nervové vlákno = Neurilema Neuroglie PNS – Schwannovy buňky 5 Myelinová pochva je segmentovaná = mnoho Schvannových buněk je potřeba k pokrytí celé délky axonu Schmidt-Lantermanovy štěrbiny - Cytoplazma Schvannových buněk zachycená mezi lamelami myelinu Neuroglie PNS – Schwannovy buňky 6 Internodální segment 200 – 1500 mm Ranvierův zářez Schmidt-Lantermanovy šterbiny Neuroglie PNS – Schwannovy buňky 7 Neuroglie – Funkční efekt myelinizace 0356_0001 Přenos signálu Saltatorní (salta=skok) Ne-myelinizované axony – pomalý (0.5 – 2 m/s) Myelinizované axon – rychlé (15 – 20 m/s) Periferní nerv – Organizace 1 Pojivová tkáň spoluvytvářející nerv: •Endoneurium – obdává axony •Perineurium – obdává svazky •Epineurium – obdává celý nerv Neurilema Sestává ze 100 a 100 000 tisíc myelinizovaných a nemyelinizovaných axonů (nervových vláken) epineurium perineurium endoneurium Periferní nerv – Organizace 2 perineurium endoneurium Axony s myelinovou pochvou Periferní nerv – Organizace 3 Gastrulace Vznik tří zárodečných listů –Ektoderm: vně, překrývá další zárodečné listy, dává vznik kůži a nervové tkáni. – – –Mesoderm: middle layer, generates most of the muscle, blood and connective tissues of the body and placenta. –Endoderm: eventually most interior of embryo, generates the epithelial lining and associated glands of the gut, lung, and urogenital tracts. Nervová tkáň – Vývoj 1 Neurální indukce Signály z primitivního uzlu indukují vznik neurální ploténky Nervová tkáň – Vývoj 2 Entoderm + Mezoderm BMP-4 Ektoderm dif. na Kůži Primitivní uzel BMP-4 antagonisti Ektoderm dif. na Nervovou tkáň noggin chordin follistatin X ~AUT0008 Neurulace Skládání a uzavírání neurální ploténky •neurální valy se uzavírají • •buňky neurální lišty delaminují z neuroektodermu a migrují do vzdálených destinací • •neurální trubice se uzavírá nejprve uprostřed a potom zipovitě směrem kraniálním a kaudálním • •kraniální neuropor se uzavírá cca ve dni 25 • •kaudální neuropor se uzavírá cca ve dni 28 Nervová tkáň – Vývoj 3 Časná nervová trubice je víceřadý epitel •“apikální” strana je přivrácena do centrálního kanálu •“bazální” strana je přivrácena k okolním strukturám (somity, notochord, etc.). •dělící se buňky jsou na apikální straně Nervová tkáň – Vývoj 4 S G2 M G0 G1 Neurální lišta “4th zárodečný list” C:\Users\Matt Velkey\Documents\TEACHING\EMBRYOLOGY\embryoImages\LangmansEmbryo-11thEd-figures\chapter06\jpg\Figur e 6-05.jpg Signály z: •Mesodermu •Přilehlé kůže •Neurální ploténky Buňky neurální lišty •Snižují expresi kadherinu •Delaminují z neuroepitelu •Transformují se do migratorních mezenchymálních buněk •Dají vznik mnoha buněčným typům Nervová tkáň – Vývoj 5 Deriváty neurální lišty Nervová tkáň – Vývoj 6 Regenerace nervové tkáně - CNS Kmenová / progenitorové buňky přítomné v různých oblastech mozku Celoživotní plasticita CNS •Vývoj nových dendritů a jejich větvení •Syntéza nových proteinů •Změny v synaptických kontaktech Axony i dendrity mohou být opraveny pokud: •Tělo neuronu je nepoškozené •Schwannovy buňky jsou aktivní a jsou schopny tvořit navigační dráhu •Jizva ve tkáni se nevytvoří příliš rychle poranění Rozpad axonu Rozpad myelinové pochvy Dělení Schvannových buněk Růst axonu (1.5 mm/day) Navigace Schvannovými buňkami Zánik kolaterální axonů Regenerace nervové tkáně - PNS Děkuji za pozornost! Otázky a komentáře na: ahampl@med.muni.cz