Sidekudos ja rasvakudos

Transkriptio

1 Sidekudos ja rasvakudos Solubiologia ja peruskudokset opintojakso Sidekudos = solut + soluväliaine (ECM) ECM = perusaines + säikeet Fibril = fibrilli/rihma/ säie -> fiber = syy/ säie fibroblasti makrofagi syöttösolu S I D E K U D O S Matti Airaksinen 2012 Biolääketieteen laitos/anatomia perusaines Sidekudosten luokittelu Mesenkyymi (alkeissidekudos) [napanuora] Löyhä sidekudos (enemmän soluja) [suolilieve] Tiivis sidekudos (enemmän kollageenia) Järjestynyt [jänne] Järjestymätön [dermis] Retikuliini säikeet [imusolmuke] Elastiset säikeet [valtimo] Erilaistunut sidekudos: rasva, rusto, luu, veri 1

2 Luuydin, veri, lymfaattinen kudos Mesenkymaalinen kantasolu luuydin, kudokset, verenkierto mesenkymaalinen kantasolu luun progenitorsolu ruston kantasolu rustosolu rasvasolu fibroblasti Lepäävä Myofibroblasti Gartner and Hiat: Color Textbook of Histology, 2001 Saunders Aktiivinen endoteelisolu luusolu, osteosyytti Kantasolujen erilaistuminen in vitro Esim. luuytimestä eristettyjä mesenkymaalisia kantasoluja (MSC) voi viljellä ja indusoida erilaistumaan kulloinkin toivottuun suuntaan MSC luu rusto lihas jänne rasva 2

3 Löyhää sidekudosta Suolilieve levitettynä näytelasille Suolirauhasten väleissä on löyhää sidekudosta Verisuoni Plasmasoluja löyhässä sidekudoksessa Mesenkyymaalisia soluja ohutsuolen limakalvon lamina propriassa (löyhää sidekudosta) Kuvassa ei ole verija immuunisoluja. Powell ym. Annu. Rev. Physiol

4 Ihon epäsäännöllistä, tiivistä sidekudosta Jänteen tiivistä järjestäytynyttä sidekudosta Dermiksen tiivistä järjestäytymätöntä sidekudosta P P P papillaarinen kerros löyhää sidekudosta P R R Kuvat: Kerr: Atlas of Functional Histology. Mosby R R R=retikulaarinen kerros tiivistä sidekudosta Fibroblastit mesenkyymissä, sidekudoksessa ja aktivoituneina Tuottavat sidekudoksen soluväliaineen Primitiivinen mesenkyymi Solut usein tähtimäisiä Kypsät fibroblastit Inaktiivinen fibroblasti on sukkulamainen ja sen tuma on tiivis. Aktiiviset myofibroblastit haavan paranemisessa Aktiivisessa solussa on iso tuma, nukleolus ja paljon RER:ia 4

5 Olen vain lihaa ja verta. Ja tietysti kollageenia. Aktiivinen fibroblasti ja kollageenisäikeitä EM:ssa 5

6 Sidekudossäikeet Kollageenisäikeet 28 kollageeni-tyyppiä (useampia geenejä) muodostavat polymeerisiä rakenteita, fibrillejä, verkostoja ja säikeitä Tyyppi I: yleisin Tyyppi II: rusto Tyyppi III: retikuliinisäikeet Tyyppi IV: tyvikalvo Elastiinisäikeet Elastiini (+fibrilliini) Kollageeni-säikeiden pitkittäisleikkauksia Kerr: Atlas of Functional Histology. Mosby Taustalla jänteen tiivistä sidekudosta kollageeni tyyppi I Kollageenisäikeiden poikkileikkauksia Kollageenimolekyyli on kolmoiskierrerakenne Kolme ketjua kietoutuu Y-Gly-Pro tai X-Gly-Pro toistuu peptidiketjussa 6

7 Kollageenimolekyylin muodostuksen sytoplasmiset ja solunulkoiset tapahtumat Keripukki! PROLIINIEN JA LYSIINIEN HYDROKSYLAATIO PRO -KETJUN SYNTEESI HYDROKSYLYSIINIEN GLYKOSYLAASIO PROPEPTIDI PRO -KETJUJEN KIMPPUUNTUMINEN Kollageenisyy 3 PRO -KETJUA PROKOLLAGEENI TRIPLE- HELIKSIN MUODOSTUS ERITYSRAKKULA ER/GOLGI- OSASTO Fibrillien KIMPPUUNTUMINEN KOLLAGEENISYYKSI (FIBER) ERITYS SOLUKALVO PROKOLLAGEENIMOLEKYYLI PROPEPTIDIEN LEIKKAUS KOLLAGEENI MOLEKYYLI Fibrillin MUODOSTUS kollageenifibrilli Kollageenifibrilli (rihma/säie) rakentuu, kun vierekkäiset molekyylit asettuvat limittäin. (Päiden väliin jää lovi) Kolme ketjua kietoutuu Y-Gly-Pro tai X-Gly-Pro toistuu peptidiketjussa 7

8 Kollageeni säie ja liitännäismolekyylit kollageeni XI Kollageeni I-fibrillin ytimessä on alukkeena tyyppi XI kollageenirihma kollageeni V Kollageeni V on tasaamassa välejä kollageeni III Kollageeni II-fibrilli (rustossa): kollageeni IX liittää GAG:ihin kondroitiinisulfaatti tyyppi IX kollageeni EM kuva hiiren sarveiskalvosta Ohuet kollageeni-vi rihmat sitovat pitkiä kollageeni-i fibrillejä ( säikeitä ) 8

9 Esimerkki kollageenisairauksista Ehlers-Danlosin syndroma COL5 mutaatio -> kollageeni-i säikeiden hauraus Retikuliinisäikeet Histologinen käsite =retikulaari-säikeet PAS- ja hopeavärjäys Maksaa, hopeavärjäys tyyppi III kollageenia + fibronektiini Sijainti heti tyvikalvon ala/ulkopuolella Löyhässä sidekudoksessa, hemopoieettisessa ja lymfaattisessa kudoksessa keskeinen tukirakennesäie Sidekudosvamman (esim. dermis) parenemisessa ensimmäiseksi valmistettu sidekudossäie. Korvataan myöhemmin vahvemmalla tyyppi I kollageenisäikeillä. 9

10 Retikulaarisia säikeitä imukudoksessa FIBRONEKTIINI Fibronektiinidimeerin rakenne Multiadhesiivinen glykoproteiini Plasman fibronektiini on maksasolujen tuote Muut ns. solufibronektiinit tuotetaan paikallisesti kehityksen aikana ja esim. haavan parantuessa granulaatiokudoksessa Fibronektiini sitoo mm. hepariinia, kollageenia/ gelatiinia ja fibriiniä. Näille kaikille löytyy spesifiset sitoutumisalueet fibronektiinimolekyylissä Toimii mm. veren hyytymisessä Solut käyttävät fibronektiiniä hyväksi liikkuessaan MUITA: Laminiini (esim. tyvikalvo), tenaskiini, ym. 10

11 Sidekudosvaurion paraneminen - granulaatokudos Kuvat: Rubin et Farber: Pathology. Lippincott Raven A. Vaurio on täyttynyt verihyytymällä, dermiksessä ei vielä reaktiota. B. Dermikseen on ilmaantunut verisuonia ja uusia soluja (=granulaatiokudosta). Hyytymää poistetaan. Kollageeni III synteesi vilkasta. C. Kollageeni I synteesi on vilkasta. Tyyppi III poistetaan. Granulaatiokudos vähenee. D. Epiteeli on nyt ehjä. Dermikseen syntyy kollageeni I- pitoinen arpi. 1. Hyytymä Fibriini ja fibronektiini ovat alkuun kudoksen tukirakenne. Makrofagit alkavat poistaa sitä. 2. Siivous Makrofagit poistavat hyytymää ja vaurioitunutta kudosta. Kuvat: Rubin et Farber: Pathology. Lippincott Raven 4. Siivous jatkuu Samalla fibroblastit tuottavat uutta matriksia (Koll III). 5. Kollageeni III muodostaa seuraavan tukirakenteen. 3. Apujoukot paikalle Kemotaksis tuo paikalle fibroblasteja, verisuonia, ja lisää syöjäsoluja (=granulaatiokudos). 6. Kollageeni I muodostaa lopullisen tuen kudokseen. Kollageeni III poistetaan. 11

12 Haavan paraneminen per primum per secundum Hypertrofisen arven, keloidin, kehittyminen korvarenkaan rei itysalueelle Mikroskooppisesti dermis on suuresti paksuuntunut paksuuntunut dermis keloidi 12

13 Vaurioittava fibroosi Syynä aktivoituneet myofibroblastit, joiden toimita jatkuu kudosvaurio nekroosi fibroosi, joka haittaa varsinaisen kudoksen (esim. maksa, keuhkot) toimintaa Arpeutumisen prosessi tunnetaan yhä huonosti -> ei lääkehoitoa Kapillaarin perisyytti voi muuttua profibroottiseksi myofibroblastiksi Tyvikalvo Vrt. maksakirroosi ja hepatic stellate cells Duttfield 2012 Nature Med 13

14 Elastiset säikeet Erottuvat vain erikoisvärjäyksillä Mm. dermiksessä, jänteissä, siteissä, kimmorustossa ja suurissa valtimoissa Fibroblastin, rustosolun tai sileälihassolun tuottamaa Elastiini-molekyylien välillä ristisidoksia (Lys->desmosine) Säikeessä elastiiniproteiinia ympäröi fibrilliini-mikrofibrillit Fibrilliini-1 geenivirhe aiheuttaa Marfanin syndrooman Elastiset säikeet ja lamellit kollageenisäikeet Elastiset säikeet näkyvät tyypillisinä, säännöllisinä lamelleina normaalissa aortan seinämässä mikrofibrillit elastiini mikrofibrillit fibroblasti Mikrofibrillit ja elastiini elastinen säie tai lamelli Aortan seinämän elastisia lamelleja 14

15 Kirjan harhaanjohtava lause (Ross&Pawlina s. 172): The absence of fibrillin microfibrils during elastogenesis results in the formation of elastin sheets or lamellae as found in blood vessels Fibrillini-1 puutos: -> Liiallinen TGF- signalointi -> aortan seinämän apoptoosi, sidekudoksen hallitsematon kasvu -> elastiinisäikeiden epäjärjestys (Cañadas ym. Nature Rev. Cardiol 2010) Proteoglykaanit Muodostavat sidekudoksen geelimäisen perusaineen Glykosaminoglykaanit (GAG) koostuvat toistuvista sokeriyksiköistä Proteoglykaanissa useita GAGmolekyyliä on kiinnittynyt ydinproteiiniin Hyalyronihappo (vapaa GAG) muodostaa aggregaatteja sitoutumalla muihin proteoglykaaneihin linkkiproteiinilla 15

16 Proteoglykaani-aggregaatti rustossa linkkiproteiinit Proteoglykaniaggregaatti kerataanisulfaatti hyaluronaani ydinproteiini Alberts et al.:molecular Biology of The Cell Garland Science EM-kuva kalvolle levitetystä proteoglykaaniaggregaatista kondroitiinisulfaatti Proteoglykaani =Glycosaminoglykaani (GAG) Matriksin metalloproteaasit Useat solut (esim. aktivoituneet fibroblastit tai makrofagit) tuottavat proteaaseja (esim. MMPs ja ADAMs), jotka hajottavat soluliitoksia ja soluväliainetta (ECM) ja säikeitä -> mahdollistaa solujen liikkumisen (esim. pääsyn tulehdusalueelle) TIMP = tissue inhibitor of matrix metalloproteases 16

17 Syöttösolu (mast cell) muistuttavat veren basofiilejä Pitkäikäisiä soluja, jotka lisääntyvät kudoksissa Välitön yliherkkyysreaktio: allerginen nuha ja astma, urtikaria ja anafylaksia Syöttösoluja on sidekudoksessa, erityisesti epiteelien alla ja verisuonten ympärillä Toinen tyyppi =mucosal mast cell Sytoplasmassa suuria granuloita, joissa mm. histamiinia, proteaaseja, hepariinia, kondroitin sulfaattia ja leukotrieeni-3:a Syöttösolun reaktio allergeenille Fc -reseptori IgE allergeeni Alberts et al.: Molecular Biology of The Cell Garland Science IgE Syöttösolu valmiustilassa Syöttösolun eksosytoosireaktio 17

18 Allergeenien ja syöttösolujen yhteistoiminta akuutissa astmakohtauksessa Allergeeni sitoutuu aikaisempien altistusten synnyttämään syöttösolujen pinnalla olevaan immunoglobuliini-e:en lieriösolu pikarisolu liman liikaeritys allergeeni sitoutuu syöttösolujen pinnalla IgE:hen kapillaari ödeema syöttösolut tyhjentävät granulansa TULEHDUKSEN VÄLITTÄJÄAINEET KEMOTAKTISET TEKIJÄT eosinofiilit sileälihas bronkokonstriktio Makrofagit mononukleaaristen fagosyyttien järjestelmä fagosytoosikyky tyypillistä osa toimii antigeenin esittelijöinä syntyvät veren monosyyteistä 18

19 Makrofagi Sytoplasmassa runsaasti lysosomeja, endosomeja ja fagosytoitua ainesta. Ross et Pawlina: Histology. A Text and Atlas. 6 p. LWW 2011 Dendriittisiä soluja kateenkorvan parakorteksissa 19

20 Ihon dendriittiset Langerhansin solut CD1-vastaaineella immunovärjättynä Makrofagi toimii antigeenin esittelijäsoluna (dendriittinen solu) auttaja T-lymfosyytille MHC=Major histocompatibility complex 20

21 MHC II synteesi ja antigeenin esittely MHC I endogeenisellä peptidillä MHC II invariantilla ketjulla vieras antigeeni 1 MHC II prosessoidulla antigeenillä 2 varhainen endosomi Golgin laite 1 3 invariantti ketju myöhäinen endosomi 5 varhainen endosomi lysosomi hajonnut MHC II ja antigeeni proteasom i endogeeninen proteiini Plasmasolu EM:ssa runsas RER ja kärrynpyörätuma Erittäin paljon esim. suolen epiteelin alaisessa löyhässä sidekudoksessa (lamina propria) Syntyvät aktivoituneesta B- lymfosyytistä Tuottaa yhtä ja ainoaa vastaainettaan Vasta-aineet immunojärjestelmän työkalu (humoraalinen immuniteetti) Valomikroskoopissa voi Golgin laite erottua värjäytymättömänä alueena RER:n keskellä 21

22 Plasmasoluja löyhässä sidekudoksessa Valkeaa ja ruskeaa rasvakudosta Valkean rasvasolu sytoplasmassa on yksi suuri rasvapisara. Tuma ja muu sytoplasma on työntynyt ohueksi nauhaksi aivan laidalle. Ruskean rasvan solussa on useita pieniä rasvapisaroita. Tuma keskellä solua. Paljon mitokondrioita (UCP1+) Kerr: Atlas of Functional Histology. Mosby 22

23 Rasvasoluja osmiumilla värjättynä hermon vieressä Ruskeaa rasvakudosta vastasyntyneellä 23

24 Vaalearuskeaa (beige) rasvakudosta aikuisilla 24