Molekulare Zellbiologie II (Histologie)

· Zentralnervensystem:

  · Neurone (Nervenzellen / langlebig / nicht teilungsfähig)

  · Gliazellen (Astroglia / Oligodendrozyten / Mikroglia)

  · Zellen des Plexus coroideus (Bildung der Zerebrospinalflüssigkeit)

  · Ependymzellen (Auskleidung der Ventrikelräume im ZNS / regionale Differenzierung zu Tanyzyten)

· peripheres Nervensystem:

  · Neurone (Nervenzellen / langlebig / nicht teilungsfähig / auch Ganglienzellen genannt)

  · Gliazellen (Schwann-Zellen mit Myelinschicht / Mantelzellen oder Satellitenzellen)

· Neuron = Zellfortsätze (Denriten + Axon) + Soma (Perikaryon)

· Zellkern + die den Kern umgebenden Teile des Neurons

  · Zellkern ist gross / euchromatin-reich (hohe Aktivität) / besitzt einen oder mehrere Nukleoli

  · Nissl-Schollen (Nissl-Substanz / Stapel des rER / wie Zellkern hohe Proteinsyntheserate)

· im Vergleich zu anderen Zellen gross

· besitzt auch rezeptitive Oberfläche

· Nomenklatur nach Form und Grösse (Pyramiden- / Körner- / Sternzellen)

· Informationsempfänger (überwiegend passive Erregungsleitung)

  · Dendriten mit glatter Oberfläche: meistens inhibitorische Neurone

  · Dendriten mit Dornfortsätzen: meistens exzitatorische Neurone (synaptische Endköpfe auf Dornfortsätzen)

· Primärdenriten verzweigen in Sekundär- / Tertiär- / ... Dendriten

· Informationsgeber / transmittierender Fortsatz des Neurons (aktive Erregungsleitung)

· schlanker als Dendriten / Durchmesser bleibt im Verlauf gleich

· sehr lang (mehrere cm bis länger als 1 m)

· dem Soma entspringt maximal 1 Axon (vom Axonhügel / Axon kann sich aber verzweigen)

  · Axonhügel: Initialsegment / Initialisierung des Akt.pot. / frei von rER (Nissl-Schollen) / auch rezeptitive Oberfläche

  · Verzweigung des Axons: stark verzweigt / meistens mit tausenden von anderen Neuronen in Kontakt

    → Boutons / Schwellungen (en-passage oder terminal) markieren Kontakt mit einem anderen Neuron

· Zelltyp (grosses Bild / kleines Bild)

  · Beschreibung

· multipolare Neurone (a + b / c):

  · mehrere Dendriten / ein Axon

  · Projektionsneurone (langes Axon / Golgi-Typ I / exzitatorisch, erregend)

  · Interneurone (kurzes Axon / Golgi-Typ II / inhibitorisch, hemmend)

· Pyramidenzelle (c / a):

  · ein Apikaldendrit (aD) und mehrere Basaldendriten

  · Dendriten sind bedornt

  · Beispiel: Neuronen der Endhirnrinde

· bipolare Neurone (e / d):

  · zwei Fortsätze, die den Polen des Soma entspringen

  · Beispiel: Neurone des Spiralganglions des Innenohr

· pseudounipolare Neurone (f / e):

  · Enstehung aus bipolaren Neuronen, deren Fortsätze sich zusammenschliessen

  · primär sensorisch (sensibel)

  · typisch für Ganglien der Hirn- und Spinalnerven

  · funktionell ein Axon mit sensorischem Ende oder in Kontakt mit spezialisierten sensorischen Zellen

  · Soma hat keinen direkten Einfluss auf die Integration der Informationen

· keine Proteinsynthese im Axon → Proteine müssen vom Soma ins Axon transportiert werden

· anterograder Transport (mittels Kinesin):

  · Wartung der strukturellen Integrität des Axons

  · schneller Transport (40 cm / Tag):   Vesikel / Mitochondrien

  · langsamer Transport (0.4 cm / Tag):   gelöste Proteine (Proteine der Synapse)

· retrograder Transport (mittels Dynein):

  · Recycling von Axon- und Synapsenkomponenten

  · Transport von Neurotrophinen, die an Synapsen und von Gliazellen freigesetzt werden (z.B. NGF / GDNF)

  · Transportgeschwindigkeit: < 20 cm / Tag

· präsynaptisch (Informationsbringer / Bouton)

   · Transmitter in synaptischen Vesikeln (rund = exzitatorisch, Gray-Type I / vielförmig = inhibitorisch, Gray-Type II)

   · Membranverdichtung: Kontrolle der Fusion von Vesikeln mit der Membran

   · kann selbst rezeptitiv sein

· synaptischer Spalt

· postsynaptisch (Informationsaufnahme / rezeptitive Oberfläche, wie Spinae / Dendriten / Soma / Boutons / Axonhügel)

   · Kalziumspeicher in den Zisternen des gER (»spine-apparatus«)

   · Membranverdichtung: Rezeptoren / regulatorische und strukturelle Proteine

      · breit in asymmetrischen (Gray-Type I) Synapsen (exzitatorisch?)

      · schmal in symmetrischen (Gray-Type II) Synapsen (inhibitorisch?)

· Nomenklatur:

  · nach Terminationsort (axodendritisch / axoaxonal / axosomatisch / dendrodendritisch)

  · Verlauf und Erscheinung des Axons am Teminationsort (z.B. Korbzellen / Kronleuchterzellen)

· Gliazellen im ZNS

· 10x häufiger als Neurone

· kleine Zellen mit stark verzweigten Fortsätzen

  · protoplasmische Astrozyten (graue Substanz)

  · fibrilläre Astrozyten (weisse Substanz)

· Zellkern dunkler als bei Neuronen, aber heller als bei Oligodendrozyten

· bilden unter der Pia mater und um Blutgefäse eine Schicht aus Fussprozessen → Blut-Hirn-Schranke

· sind am Meta- und Katabolismus von Transmitterstoffen (Glutamat / GABA) und Rezeptoren beteiligt

· regulieren Ionenzusammensetzung der interstitiellen Flüssigkeit des ZNS

· Gliose: Hypertrophie und Proliferation in Folge von Verletzungen des Gewebes → Glianarbe

· Gliazellen im ZNS

· Zellen mit kleinem, dunklem (Heterochromatin-reichem) Kern mit wenigen und wenig verzweigten Fortsätzen

· bilden die Markscheiden / Myelinscheiden um die Axone des ZNS (3-50 Axone pro Oligodendrozyt)

· ermöglichen saltatorische Konduktion

· Multiple Sklerose: Abbau des Myelins im ZNS

· kleiden Hirnventrikel und Zentralkanal des Rückenmarks aus

· entstehen aus dem Neuroepithel

· prismatische Zellen mit Kinozilien, über Nexus (gab junctions) und Zonulae adhaerentes (Desmosomen) verbunden

· spezialisierte Ependymzellen

· lange basale Fortsätze (bis an Blutgefässe oder Neuronen)

· apikal nur eine Kinozilie

· Gliazellen im ZNS

· sehr kleine Zellen mit länglichem, dunklem (Heterochromatin-reichem) Zellkern und stark verzweigten Fortsätzen

· entstehen aus dem Mesoderm (nicht aus dem Neuroektoderm) → keine Nervenzellen

· differenzieren bei Verletzungen des nervengewebes in phagozytierende Zellen

  → "Makrophagen" des ZNS (nötig wegen Blut-Hirn-Schranke)

· Raum zwischen den Zellkörpern

· enthält Axone / Dendriten / Gliafortsätze

s. Grafik

· periphere Nerven (Leitungsbahnen)

· periphere Nervengeflechte (Plexi)

· periphere Ansammlungen von Neuronen, Ganglienzellen und Gliazellen (Ganglien)

· Axon + Schwann-Zelle

· entsprechen der Funktion der Oligodendrozyten des ZNS

· können mehrere, nicht myeliniserte Axone umgeben (marklose Nervenfasern)

· alle Axone eines Nerves verlaufen im Mesaxon (Zytoplasmafalte) der Schwann-Zellen

· Myelin enthält v. a. Lipide aber auch Proteine (z.B. MBP / P₀ / PMP22)

· nur ein Axon pro Myelinscheide / mehrere Myelinscheiden (Schwann-Zellen) pro Axon

  · Ranvier-Nodien (Schnürringe): Unterbrechung der Markscheide / Ort der Regeneration des Aktionspotentials

  · Internodien: Distanz zwischen den Ranvier-Schnürringen (200 µm bis > 1 mm)

· Aufbau:

  · Hauptlinien (rot):  Anlagerung der zytoplasmatischen Lamellen der Zellmembran / MBP (myelin basic protein) = "Leim"

  · Zwischenlinien (blau):  Anlagerung der äusseren Lamellen der Zellmembran

  · Interzellularspal (gelb): zwischen den Zwischenlinien / gehört nicht zur Zelle

· liegen mit Nervenfasern und Bindegewebe in einer bindegewebigen Kapsel

· Ganglionzellen:

  · multipolare Neurone in den Ganglien des autonomen Nervensystems

  · pseudounipolare Neurone in den Spinalganglien

· Mantelzellen / Satellitenzellen (Gliazellen):

  · umgeben die Ganglionzellen

· Vorkommen:

  · Ganglien des autonomen NS (sympatisch und parasymatisch)

  · Spinalganglien (sensible Ganglien (z.B. Tastsinn / Temperatur) / nahe am Rückenmark)

  · Enterisches NS (Nervensystem des Darms / hat etwa gleich viele Zellen wie das ZNS)

· Ganglien* durch Nervenfaserbündel verbunden bilden einen Plexus

  · Beispiel: Plexus myentericus (Teil des ENS)

· es gibt auch sympatische Plexi

* autonome, parasympatische, meist kleine und oft in der Wand der innervierten Organe eingebette (intramurale) Ganglien

· peripherer Nerv (meist von Gefässen begleitet = neurovaskuläres Bündel)

  · Nervenbündel (umgeben vom Epineurium = Bindegewebshülle)

    · Nervenfaser (umgeben vom Perineurium / zwischen den Fasern liegt Endoneurium = feinfibrilläres Bindegewebe)

      · 1 Axon

      · Schwann'sche Zellen

      · evt. Myelinscheide

· Epineurium: straffes, grobfaseriges kollagenes Bindegewebe / mechanische Funktion (z.B. Zugbelastbarkeit)

· Perineurium: epithelialer Verband von Perineuralzellen (Fibroblasten), verbunden durch Tight junctions → Schadstoffbarriere

· Endoneurium: lockeres, feinfaseriges kollagenes Bindegewebe / enthält typische Bindegewebszellen und Gefässe

· Bewegung als Reaktion auf externe und interne Stimuli

· quergestreifte Muskulatur

  · Skelettmuskulatur (Bewegungsapparat / Speiseröhre / Zunge / Kehlkopf)

  · Herzmuskulatur

· glatte Muskulatur

· Nomenklatur:

  · myo- (gr. Muskel): Myofilamente / Myoblasten

  · sarco- (gr. Fleisch): Sarcolemma (Zellmembran / Plasmalemma) / sacroplasmatisches Retikulum (ER)

· Skelettmuskel (umgeben von einer Faszie und dem darunter gelegenem Epimysium aus lockerem Bindegewebe)

  · Muskelfaserbündel (umgeben vom Perimysium = Übertratrung von Zugkräften)

    · Muskelfaser / Muskelzelle (umgeben vom Endomysium = Reissfestigkeit / hat mehrere Zellkerne)

      · Myofibrillen

        · Myofilament

· grosse Zelle:

  · ~3cm lang, aber variabel (Innenohr: ~1mm / M. sartorius: >20 cm)

  · Syncytium (vielkernige Zelle / Zellkerne liegen peripher)

  · Entstehung durch Verschmelzung von Myoblasten (Vorläuferzellen)

· ist in das Endomysium (feinfibrilläres Bindegewebe) eingebettet

· ist von Kapillaren begleitet

· kontraktiler Apparat

· Interaktion zwischen Aktin und Myosin

  · Aktinfilamente: Doppelhelix aus Aktin-Monomeren / mit Troponin und Tropomyosin (regulat. Proteine) assoziiert 

  · Myosinfilamente: mehrere 100 Myosinmoleküle / ATPase Aktivität

· regelmässige Assoziationen von Aktin- und Myosinfilamenten (und anderen Proteinen)

· kleinste kontrakilte Einheit der Quergestreiften Muskulatur (Skelett- und Herzmuskulatur)

  · von Z-Linie zu Z-Linie (~2.5µm / kontrahiert: 1.5µm / unter Zug: ~3µm)

· Z-Linie: Verankerung der Aktinfilamente

· M-Linie: Verbindung der Myosinfilamente (über Proteine)

· I-Bande: Bereich des Sarkomers ohne Myosinfilamente (variable Länge)

· A-Bande: Bereich des Sarkomers mit Myosinfilamenten (konstante Länge)

  · H-Bande: Bereich der A-Bande in der sich Aktin- und Myosinfilamente nicht überlappen (variable Länge)

· 1 Sarkomer = ½ I + A + ½ I

· Ketten von Sarkomeren (erstrecken sich durch die gesamte Muskelfaser)

· sind über Desmin untereinander und mit dem Sarkolemma verbunden

· Anzahl abhängig von der Grösse der Muskelfaser

· Zellmembran der Muskelzelle

  · Dystrophin: membransabilisierendes Protein (bildet Fibrillennetz) / verbindet Laminine der ECM mit Aktin

· Schäden im Sarkolemma führen zur Störung der Ionenbalance → Muskelfaser stirbt ab

· myotendinöse Verbindung

· Oberflächenvergrösserung durch tiefe Faltungen des Sarkolemmas am Ende der Muskelfasern

· intrazelluläre Anheftungsplaque (ähnliche Struktur wie Adhaerenskontakte der Epithelien)

· Sarkomere schliessen immer mit Z-Linie ab

· feine kollagene Fasern strahlen in die Basallamina der Muskelfaser ein

· Erregung durch efferente Nervenfasern des ZNS (Motoneuronen in den Vorderhörnern des Rückenmarks)

· motorische Endplatten (spezialisierte Synapsen) im Bereich des Muskelbauches

  · gross / primäre und sekündäre Einfaltungen der Muskelfaserzellmembran für zuverlässige Kopplung

  · Basalmembran zwischen Nerven- und Muskelfaser

· Acetylcholin als Transmitter

· Wirkstoffe:

  · postsynaptisch: α-Bungarotoxin (Schlangengift) / Muskel-relaxierende Medikamente (Anästhesie)

  · präsynaptisch: Botulinumtoxin (Bakterientoxin)

· Triaden (elektromechanische Kopplung / 1x T-Tubulus + 2x SR)

  · T-Tubulus System:

    · Einstülpungen der Zellmembran der Muskelfasern

    · umgibt Myofibrillen im Bereich des Übergangs von A- und I-Bande

    · steht in engem Kontakt mit den terminalen Zisternen des SR (junktionales SR)

  · Sarkoplasmatisches Retikulum (SR):

    · Kalzium-Speicher

    · mechanisch gekoppelt mit Membranproteinen des T-Tubulus Systems

    · bei Erregung des T-Tubulus Systems wir Kalzium ausgeschüttet

      → 100fache Erhöhung der Ca²⁺-Konzentration (>10^-7 M) → Kontraktion der Muskelfaser