Molekulare Zellbiologie II (Histologie)
Molekulare Zellbiologie für 2. Semester Medizin UZH
Molekulare Zellbiologie für 2. Semester Medizin UZH
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Lernkarten
Adipozyten des braunen Fettgewebes
· kleinere (ø 30µm) Zellen (mit grossem, rundem, zentralem Zellkern)
· sehr hohe Mitochondriendichte (braune Farbe stammt von den Cytochromen der Mitochondrien)
· viele Fetttröpfchen im Zytoplasma → multi- / pluri- lokuläres / vakuoläres Fettgewebe
· noradrenerge Stimulation führt zu Wärmeproduktion
Adipogenese
· braunes Fettgewebe aus dem embryonalen Mesenchym in der Nähe von Blutgefässen (4. - 8. Woche)
· weisses Fettgewebe (5. Monat pränatal - frühkindlich / bis zur Pubertät abnehmende Neubildung)
· im adulten Individuum ist Adipozytenzahl konstant → bestimmt maximales Gewicht
· 10 % der Zellen werden pro Jahr ausgetauscht
Lipödem
· Reiterhosenfettsucht (hat aber nichts mit Sucht zu tun)
· atypische Häufung von Fettgewebe an Oberarmen / Hüften / Oberschenkeln
· betroffen sind fast ausschliesslich Frauen
· 5 Schweregrade / Diät nützt nichts
Lernziele "Nervengewebe"
Nervengewebe
· Zentralnervensystem (ZNS) = Gehirn + Rückenmark
· Peripheres Nervensystem (PNS) = Strukturen ausserhalb des ZNS
· embryologisch aus dem Neuroektoderm → epitheliale Eigenschaften
· keine Fasern oder Grundsubstanz → Gelee-artige Konsistenz / Standardfärbung ist meist nicht möglich
· somatisches NS (Organismus reagiert mit Umwelt / Afferenzen und Efferenzen)
· vegetatives NS (regelt Innenleben des Körpers / v.a. glatte Muskeln, Herz und Drüsen)
Zellen des Nervengewebes
· 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
· Neuron = Zellfortsätze (Denriten + Axon) + Soma (Perikaryon)
Soma
· 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)
Dendriten
· 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
Axon
· 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
Typen von Neuronen
· 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
axonaler Transport
· 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
Synapse
· 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)
Astrozyten
· 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
Oligodendrozyten
· 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
Ependymzellen
· kleiden Hirnventrikel und Zentralkanal des Rückenmarks aus
· entstehen aus dem Neuroepithel
· prismatische Zellen mit Kinozilien, über Nexus (gab junctions) und Zonulae adhaerentes (Desmosomen) verbunden
Tanyzyten
· spezialisierte Ependymzellen
· lange basale Fortsätze (bis an Blutgefässe oder Neuronen)
· apikal nur eine Kinozilie
Mikroglia
· 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)
Neuropil
· Raum zwischen den Zellkörpern
· enthält Axone / Dendriten / Gliafortsätze
Peripheres Nervensystem
· periphere Nerven (Leitungsbahnen)
· periphere Nervengeflechte (Plexi)
· periphere Ansammlungen von Neuronen, Ganglienzellen und Gliazellen (Ganglien)
Nervenfaser
· Axon + Schwann-Zelle
Myelinscheide
· 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
Ganglien
· 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)
Plexi
· 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
periphere Nerven (Aufbau)
Bindegewebe der peripheren Nerven
· 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
Lernziele "Muskelgewebe"
Muskulatur
· 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)
Skelettmuskulatur (Aufbau)
· 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
Skelettmuskelfaser
· 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
Myofilamente
· 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
Sarkomer
· 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
Sarkolemma
· 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
Muskel-Sehnen-Übergang
· 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 der Muskelfaser
· 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)
Reizleitung und Kontraktion
· 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