Szövettan 963 9656 46 1 [PDF]

Zitiervorschau

Tartalom

1. A szövetek vizsgálatának módszerei

1

Röhlich Pál 1.1.

1.2.

A fé n ym ikro szk óp ..............................................

1

Kontrasztfokozó mikroszkópos módszerek .... Fluoreszcens mikroszkópia............................. A konfokális lézer pásztázó mikroszkóp ........ A polarizációs mikroszkóp ............................. A minta előkészítése a mikroszkópos vizsgálat­ hoz (mikroszkópos technika) .......................... Az elektronm ikroszkóp ................................ Transzmissziós elektronmikroszkóp .............. Pásztázó (scanning) elektronmikroszkóp........

4 6 7 8 9 12 12 15

Szénhidrátok kimutatása Enzimek lokalizációj a .., Enzimemésztés............ . Immunhisztokémia...... In situ hibridizáció ......

18 18 19 19 19 20

1.4.

Autoradiográfia ..........

21

1.5.

S zö ve tte n yé s zté s.......

22

1.3.

H iszto kém ia...............

2. A sejt, mint a szövetek építőeleme

27

Röhlich Pál 2.1. 2.2.

2.3.

2.4.

2.5.

2.6.

2.7.

A sejtek néhány morfológiai jellemzője ....

27

Sejtmembrán ............................................... A membrán alapszerkezete: a lipid kettős réteg Membránfehérjék........................................... Glycocalix ...................................................... Membrándomének .........................................

28 28 29 31 31

Sejtmag ......................................................... Kromatin......................................................... Maghártya, magpórusok.................................

32 33 35

Génexpresszió és az azzal kapcsolatos sejtorganellumok ......................................... Transzkripció .................................................. Transzláció (fehérjeszintézis) ......................... A génexpresszió szabályozása ........................ A fehérjék sorsa a transzláció után..................

37 37 38 41 42

Az exocytoticus útvonal............................... Az endoplasmás reticulum.............................. A Golgi-apparátus.......................................... Exocytosis ......................................................

43 44 46 48

Az endocytoticus útvonal ............................ Phagocytosis és intracellularis emésztés ........ Pinocytosis .....................................................

49 49 53

Vesicularis transzport..................................

55

2.8.

Sejtváz (cytoske le to n)......................................

Microtubulusok.............................................. Microfilamentumok........................................ Intermedier (10 nm-es) filamentumok............ 2.9.

Mitochondrium ..................................................

A mitochondrium morfológiai jellemzői ........ A mitochondriumban lezajló molekuláris folyamatok...................................................... 2.10. P e ro xys o m a ........................................................ 2.11. A sejtek számának szabályozása: sejtosztódás és sejthalál ...............................

Sejtosztódás ................................................... Sejtciklus ........................................................ Ivarsejtek érési osztódása: a meiosis .............. Sejthalál.......................................................... Differenciálódás, őssejtek............................... 2.12. A sejtek polaritása .......................................... 2.13. A sejt és környezete ........................................

Sejtadhéziós molekulák.................................. Sejt-mátrix adhéziós molekulák...................... Sejtkapcsoló struktúrák .................................. 2.14. Szövetek, szervek, szervre ndsze re k...........

Alapszövetek ................................................. Szervek, szervrendszerek................................

57 58 64 68 69 70 71 74 75 75 79 82 84 86 88

88 89 90 92 97 97 97

VI

3. Hámszövet

99

Szeiffert Gábor 3.1.

A hámsejt általános jellem zői .....................

3.2.

99 Basalis felszín................................................ 99 Laterális felszín.............................................. 100 Apicalis felszín .............................................. 101

3.3.

Mirigyhám ..................................................... 105

Fedőhám ....................................................... 102 Egyrétegű hámok ........................................... 103 Többrétegű hámok ......................................... 104

3.4. 3.5. 3.6.

Szekréciós fedőhám, endoepithelialis mirigyek Exoepithelialis mirigyek..... ........................... A váladék kiürülését elősegítő tényezők ........ Érzékhám ......... Pigmenthám ................................................. A hám megújulása, hámregeneráció .........

4. Kötőszövet

106 106 109 109 109 110

111

Oláh Imre A kötő- és tám asztószövetek á lta lá b a n ................. 111 4.1.

A kötőszövet a lk o tó e le m e i .......................... 112

4.2.

A kötőszövet sejtjei ..................................... 112

4.3.

4.4.

Fix kötőszöveti sejtek..................................... 112 Mobilis vagy szabad kötőszöveti sejtek ......... 115

5. Zsírszövet

Extracellularis mátrix (ECM) ......................... Kötőszöveti rostok ......................................... Amorf alapállomány....................................... A kötőszövet típusai ................................... Embryonalis kötőszövet ................................. Érett kötőszövetek..........................................

119 119 125 130 130 130

135

Oláh Imre 5.1.

Sárga (fehér) zsírszövet .............................. 135

5.2.

Barna z s írs zö v e t ........................................... 137

6. Porcszövet Kocsis Katalin 6.1

Hyalinporc .................................................... Porchártya...................................................... Territoriális szerkezet, chondron..................... Porcsejtek ....................................................... Extracellularis mátrix .....................................

139 139 141 141 142

ízületi porc, ízületi to k .................................... 143 A porc fejlődése,öregedése, táplálása............. 144 6.2.

Rugalmas porc ............................................ 145

6.3.

Rostos porc .................................................. 146

C so n ts zö ve t

1T*/

Csáki Ágnes 7.1.

A csontszövet s e jt je i .................................... 147

7.4.

A csontszövet átépülése ............................. 155

7.2.

A csont intercellularis állom ánya ................ 151

7.5.

C son tképződés ............................................. 156

7.3.

A csontszövet felépítése ............................. 152

7.6.

Desmalis csontosodás..................................... Chondralis csontosodás .................................. A csöves csont végleges kialakulása.............. Regeneráció csonttörés u tá n ........ ............

Fonott (primer) csontszövet............................ 152 Lemezes (érett vagy másodlagos) csontszövet 153 Periosteum és endosteum................................ 155

157 158 161 162

8. Izomszövet

163

Nemeskéri Ágnes 8.1.

Vázizom szövet és zsigeri harántcsíkolt izo m s zö v e t...................................................

Harántcsíkolt izomrost .......................... Vörös és fehér izomrostok....................... Az izom- és kötőszövet kapcsolata ......... Az izomszövet kialakulása, regenerációja

8.2.

164 164 172 173 174

8.3.

Szívizom szövet ...............................

A munkaizomzat szívizomsejtje ..................... A szívizom kötőszövete.................................. A szív ingervezető szövete ................ Sim aizom szövet ...................... Simaizomsejt .................................................. Simaizom-funkciójú egyébsejtek....................

9. Idegszövet

175 175 178 179 181 181 184

185

Vígh Béla 9.1.

Neuron ..........................................................

Perikaryon ............................................... Dendritek................................................. Neurit (axon)...................... ..................... Tdegvégződések .......................................

186 187 188 189 195

9.2.

Neuroglia ....................................................... 200 Perifériás g lia .................................................. 200 Centrális g lia ................................................... 201

10. Vérszövet és vérképzés

205

Oláh Imre 10.1. V ö rö sv é rs e jt......................................................... 205 10.2. Vérlem ezke

10.4.

........................................................ 207

10.3. Fehérvérsejtek .................................................. 209

Granulocyták .................................................. 209 Monocyta........................................................ 212 Lymphocyta.................................................... 212

V é rk é p z é s .................................................... Magzati vérképzés........................................... Vörös csontvelő .............................................. Vörösvérsejtképzés ......................................... Vérlemezkék képzése ..................................... Granulocyták képzése .................................... Monocyták képzése ........................................ Lymphocyták kialakulása ..............................

11. Keringési rendszer

214 214 215 218 218 219 222 222

223

Tóth Béla és Nagy György Az erek általános fe lé p íté s e ...................................... 223 11.1.

A szív- és érrendszer ....................................

Artériák ........................................................... Capillarisok, endothel ..................................... Vénák .............................................................. A vérkeringési rendszer néhány különlegessége Szív .................................................................

224 224 229 233 234 235

11.2.

Nyirokerek ................................................... Nyirokcapillarisok........................................... Kis nyirokerek ................................................ Nagy nyirokerek..............................................

12. Nyirokrendszer

236 236 237 237

239

Magyar Attila és Kittner Zsuzsa 12.1.

N yiro k s zö v e t..................................

A nyirokszövet alapváza............... A nyirokszövet sejtjei................... A nyirokszövet előfordulási formái Nyiroktüszők ...............................

239 239 239 244 244

12.2. Csecsem őm irigy (th ym u s ) ............................ 246

A thymus stromája .......................................... Kéregállomány................................................ Velőállomány.................................................. Vér-thymus gát ...............................................

246 247 247 249

Vili A thymus vérellátása....................................... A thymus involuciója ...................................... A thymus működése........................................ 12.3. Lép ................................................................. A lép kötőszöveti váza ............................ A lép keringése ............................................... Fehér pulpa ..................................................... Vörös pulpa .................................................... A lép funkciói .................................................

249 249 249 250 251 251 253 255 256

12.4. Nyirokcsom ó ................................................... 258

A nyirokcsomó parenchymája ........................ Nyirokáramlás, sinusok .................................. A nyirokcsomókban lezajló folyamatok......... 12.5. Mandulák ...................................................... Nyálkahártyák nyirokszövete.......................... A tonsillák általános szerkezete ......................

13. Tápcsatorna

258 260 260 262 262 265

269

Németh Anna és L Kiss Anna 13.1. A tápcsatorna falának általános szerkezete ......................................

Nyálkahártya (tunica mucosa)...... Tunica submucosa......................... Tunica muscularis ........................ Tunica serosa, illetve adventiba.... Az emésztőrendszer mirigyei....... 13.2. S z á jü re g ...........................................

A szájüreg nyálkahártyája ........... A jak.............................................. N yelv............................................ Lágy szájpad ............................... 13.3. Fogak ...............................................

Dentin........................................... Zománc......................................... Pulpa dentis ................................. Fogrögzítő készülék ..................... Foghús ......................................... Fogfejlődés ..................................

269 270 270 270 271 271 271 271 272 272 275 275 275 277 277 278 279 280

13.4. G a r a t ..................................... 13.5. N ye lő cső ............................... 13.6. G yo m o r.................................

A gyomor nyálkahártyáj a A gyomor mirigyei............ Tunica submucosa............. Tunica muscularis ............. Tunica serosa ..................... 13.7. V éko n yb é l.............................

A vékonybél nyálkahártyája A bél immunrendszere....... Tunica submucosa............. Tunica muscularis ............ Tunica serosa .................... 13.8. Vastagbél

.........................

A vastagbél nyálkahártyája. A vastagbél további rétegei Féregnyúlvány ................. Analis csatorna.................

14. Az emésztőrendszer nagy mirigyei

284 284 285 285 287 290 290 291 291 292 299 300 302 302 302 302 303 306 306

307

Kausz Mária 14.1. N yálm irigyek ................................................... 307

A nyálmirigyek általános szerkezete.............. A nagy nyálmirigyek egyedi jellegzetességei .. 14.2. H a sn yá lm irig y ................................................ Exokrin állomány............................................ Endokrin állomány..........................................

307 310 311 313 314

15. Légzőrendszer

14.3. M á j ................................................................... 315

Máj lebenyke ................................................... A máj kötőszöveti váza ................................. A máj keringése ............................................. Máj sinusok ..................................................... M ájsejt............................................................ A máj regenerációs képessége ........................ A máj nyirokkeringése .................................... Epeutak, epehólyag .......................................r

315 318 319 320 323 325 325 325

329

Fejér Zsolt 15.1. Orrüreg ........................................

Régió cutanea.................................................. Régió respiratorica.......................................... Régió olfactoria.............................. 15.2. O rr-g a ra tű r ..................................................... 15.3. Gége ..............................................................

329 329 329 330 331 331

15.4. L é g c s ő ............................................................ 332 15.5. Bronchusok ................................................... 335 15.6. Bronchiolusok ............................................... 335 15.7. Alveolaris rendszer ...................................... 337

IX

16. Vizeletkiválasztó és -elvezető rendszer

343

Magyar Attila és Lantos Tibor 16.1. Vese ............................................................... 343

Nephron.......................................................... Gyűjtőcsatorna-rendszer................................. Vérellátás........................................................ Interstitium .....................................................

16.2.

344 355 357 357

Vizeletelvezető utak .............................. Vesemedence és vesekelyhek ........................ Húgyvezeték................................................... Húgyhólyag ................................................... Húgycső .........................................

17. Férfi nemi szervek

359 360 360 361 362

365

Gerendái Ida 17.1. H e re ................................................................ 365

17.4. Ondóhólyag .................................................. 374

Herecsatomácskák ......................................... Leydig-sejt (interstitialis sejt) ......................... Tubuli seminiferi rectiés rete testis ................. 17.2. M e llé kh e re ..................................................... 17.3. Ondóvezeték ................................................

17.5. Dülm irigy (prostata) ..................................... 375

366 371 372 372 374

17.6. Glandula bulbourethralis ............................. 376 17.7. Hímvessző (penis) ........................................ 376

18. Női nemi szervek

379

Molnár Judit 18.1. Petefészek .................................................... 379

A petesej tek fej lődése...................................... Tüszők.................................................. 18.2. Petevezeték ............................................... 18.3. Méh ................................................................ Endometrium ............................................... Myometrium................................................... Perimetrium ....................................................

381 382 389 391 391 396 398

A terhességgel kapcsolatos változások........... Méhlepény....... .............................................. 18.4. Hüvely ............................................................ 18.5. Külső női nemi s z e rv e k ................................ Kisajkak ......................................................... Nagyajkak....................................................... Clitoris............................................................ Glandulae vestibulares ...................................

19. A bőr és függelékei

398 404 408 409 409 409 409 409

411

Csaba Zsolt és Nemeskéri Ágnes 19.1. Bőr ................................................................. 412

A bőr hámja, felhám....................................... 412 Irh a ................................................................. 417 19.2. Bőr alatti kötőszövet .................................. 418

A bőr vérellátása ............................................ 418

19.3.

A bőr fü g g e lé k e i ......................................... Szőrtüsző, sző r............................................... Köröm ............................................................ Faggyúmirigy.................................................. Merokrin verejtékmirigy ................................ Illatmirigy (apokrin verejtékmirigy) ............... Emlőmirigy.....................................................

20. Endokrin rendszer

419 419 424 425 426 428 428

435

Köves Katalin 20.1. Agyalapi m irig y .............................................. 437

20.4. M ellé kve se ..................................................... 444

Adenohypophysis........................................... Neurohypophysis ........................................... A hypophysis vérellátása................................ 20.2. P a jzsm irig y ..................................................... 20.3. M ellékpajzsm irigy .........................................

Kéregállomány............................................... Velőállomány................................................. 20.5. Tobozm irigy ..................................................... 20.6. Langerhans-szigetek ....................................

437 440 440 441 443

444 445 448 449

X

21. Idegrendszer

451

Vígh Béla 21.1. Központi idegrendszer ..................................... 451

Gerincvelő ...................................................... Kisagykéreg.................................................... Nagyagykéreg ................................................ Plexus choroideus .......................................... Agyhártyák .....................................................

21.2. Perifériás idegrendszer .................................... 462

451 454 456 459 459

Érző dúc........................................................... 462 Perifériás vegetatív dúc ................................... 462 Perifériás ideg .................................................. 462

22. Látószerv

465

Szél Ágoston 22.1. Szem golyó .................................................... 465

Külső vagy rostos burok................................. Középső burok vagy érhártya.......................... Belső burok vagy ideghártya .......................... A szem fénytörő közegei ................................ Látóideg.......................

22.2. Járulékos szervek .......................................... 485

465 470 473 482 484

Szemhéjak ....................................................... 485 Könnykészülék................................................. 487

23. Halló- és egyensúlyozószerv

489

Szél Ágoston 23.1. Külső fül ........................................................ 489

Fülkagyló........................................................ Külső hallójárat...... ........... Dobhártya ....................................................... 23.2. Középfül ......................................................... Dobüreg.......................................................... Hallócsontok................................................... Fülkürt..............................................................

489 489 490 490 490 490 491

23.3.

Belső fül ...................................................... 491 A csontos labyrinthus ...................................... 491 A hártyás labyrinthus ...................................... 494

Előszó a harmadik kiadáshoz

Jelen tankönyv 1999-es első megjelenése óta eltelt időben kedvelt tankönyvvé vált az egyetemi hallgatók köré­ ben, és 2002-ben történt második kiadása után is gyorsan elfogyott. Egy tankönyv életében hét év jelentős idő, ami szükségessé teszi, hogy az anyagot részben a tárgy, részben az oktatási szemlélet fejlődéséhez hozzáigazítsuk, tökéle­ tesítsük. A tankönyv jelenlegi, átdolgozott harmadik kiadása ezeknek a követelményeknek igyekszik eleget tenni. A könyvnek kezdettől fogva egyik lényeges törekvése volt, hogy az alapvető tudásanyagon túl utaljon a szöveti struktúrák funkcionális vonatkozásaira, valamint a kapcsolódási pontokra a többi alaptárgy és a klinikum felé. Jelen kiadásban ezt a törekvésünket igyekeztünk módszeresebben megvalósítani, részben a tudást mélyítő, a struktúra és funkció összefüggéseire utaló, a többi tárgy felé összefüggéseket kereső részek kibővítésével, részben pedig az adott sejttípus, szövet vagy szerv néhány fontosabb klinikai vonatkozásának felvillantásával. Az utóbbiak esetén csupán az érdeklődés felkeltéséről van szó, és azt kívánjuk érzékeltetni, hogy az adott struktúrának a későbbiekben fontos orvosi jelentősége lesz. A fenti részleteket apró betűs szakaszokban jelenítettük meg. A jobb tájékozódást kívánja szolgálni, hogy az apró betűs szakaszokat jellegüktől függően színes háttérrel láttuk el .Halványszürke háttér jelzi a tudás részle­ tezését célzó, más tárgyak felé utaló szövegeket, míg a halványsárga háttér a klinikai vonatkozásokra hívj a fel a figyel­ met. Végül halványkék háttérrel jelöltük azokat a szakaszokat, amelyek a szövettani vizsgálathoz jelentenek segítséget és információt. A szövettan vizuális tárgy, ahol a strukturális összefüggések megértésében egy jó ábra többet ér minden részle­ tes leírásnál. Ezért a már az előző kiadásokban is bőséges illusztrációs anyagot tovább bővítettük új fény- és elektron­ mikroszkópos felvételekkel. A könyv terjedelmének kb. a felét kitevő ábraanyag ezzel nagyrészt egy szövettani atlasz feladatait is ellátja. A vázlatos rajzokból álló ábraanyagot jelentősen megújítottuk, a korábbi kiadásokban megjelent és jelentős részben más szerzőktől átvett képeket (néhány kivételtől eltekintve) saját tervezésű színes ábrákkal váltottuk ki, és egy-egy bonyolultabb részlet megértéséhez új sémás ábrákat terveztünk. Könyvünk sokszerzős mü, a Semmelweis Egyetem Humánmorfológiai és Fejlődésbiológiai Intézete oktatóinak közös erőfeszítéséből jött létre. A könyv anyaga egy intézet oktatói közösségének sok évtizedes közös oktatási tapasz­ talatából kristályosodott ki, de természetesen magán viseli az egyes oktatók egyéni látásmódjának sokszínűségét is. Célunk ugyanakkor az volt, hogy a hallgató egy lehetőleg egységes szerkezetű, jól olvasható és tanulható könyvet ve­ gyen a kezébe. Reméljük, hogy a fenti célt sikerült némiképp megközelíteni, és a hallgató a tankönyvet kedvvel és ha­ szonnal tudja majd forgatni a szövettan ismeretanyagának elsajátítására, a vizsgákra való felkészüléshez. És talán azon túlmenően is, rácsodálkozva a szervezet mikroszkópos felépítésének csodálatos világára. Egyetlen mű sem tökéletes, és ez alól a jelen könyv sem kivétel. Köszönettel veszünk ezért mind a hallgatók, mind oktató kollégáink részéről minden jobbító javaslatot, kritikai észrevételt, tapasztalatot, melyeket egy további ki­ adásban tudunk felhasználni. Kérjük, juttassák el észrevételeiket a következő világhálós címre: http ://anatomia.sote.hu/ix.php (Fórum). A könyvben szereplő felvételek túlnyomórészt az intézet és intézeti munkatársak sok évtizedes gyűjteményére alapozódnak. Kollektív alkotásról lévén szó, közösen úgy gondoltuk, hogy eltekintünk egyes képek esetében a szerző­ ség feltüntetésétől. Köszönetünket nyilvánítjuk ki mindazon nem intézeti kollégáknak, akik értékes képanyagukkal, vagy preparátumukkal hozzájárultak a tankönyv gazdagításához, így Bácsy Ernőnek, Csillag Andrásnak, Gazsó Len­ kének, Hámori Józsefnek, Kerényi Tibornak, Kovács Jánosnak, Krenács Lászlónak, Liou Willisának, Papp Jánosnak, Petkó Mihálynak, Takács Józsefnek, Tóth Miklósnak, Virágh Szabolcsnak (f) és Zádor Ernőnek.

XII Személyesen köszönetemet szeretném kifejezni Nemeskéri Ágnesnek, aki az elmúlt években sok esetben hívta fel a figyelmemet egy-egy szövettani részletkérdésre, hozzájárulva ezzel az új kiadás tökéletesítéséhez. Ugyancsak köszönet illeti Németh Annát, aki az előző kiadásokhoz hasonlóan a fejezetek átnézésében, egyeztetésekben volt a se­ gítségemre. Elismeréssel tartozom a kiadó igazgatójának, Táncos Lászlónak, aki a könyvnek egységesebb és dinamikusabb arculatot adott, és lehetővé tette a könyv színvonalas és gyors megjelenését. Köszönet illeti Vincze Judit odaadó mun­ káját, alapos szerkesztői és nyelvi lektori tevékenységét. A szöveg közti ábrák Ángyán Gergő igényes és érett megol­ dásait tükrözik. Békésy Jánost tördelőszerkesztői munkájáért és készséges együttműködéséért illeti meg az elismerés. Ugyancsak köszönetét mondok a Stádium Nyomda segítőkész és kiváló technikai színvonalú munkájáért. Végül megköszönöm feleségemnek azt a megértő türelmét és lemondását, amellyel lehetővé tette, hogy az utób­ bi egy évben időmet, energiámat teljesen az új kiadásnak szentelhettem. Budapest, 2006 augusztusa. Dr. Röhlich Pál

A szövetek vizsgálatának módszerei Röhlich Pál

A SZÖVETTAN LEGFONTOSABB VIZSGÁLÓESZKÖZE: A MIKROSZKÓP A sejtek és az azokból felépülő szövetek finom szer­ kezetét csak jelentős nagyítást lehetővé tevő mikroszkó­ pokkal vizsgálhatjuk. A nagy nagyításoknak megfelelő­ en a sejt- és szövettanban használt méretegységek a milli­ méter törtrészei, a pm (mikrométer) és a nm (nanométer). 1 pm 1 nm

a milliméter ezredrésze (103 mm), a pm ezredrésze (106 mm).

Elektronmikroszkópos leírásokban néha még ma is használják az Angström mértékegységet (Á), amely a nm

egytizede (10'7 mm). Az alábbiakban (1-1. ábra) nagy­ ságrendi skálán mutatjuk be a fény-, illetve elektronmik­ roszkóppal vizsgálható képleteket és néhány jellegzetes struktúra átlagos méretét. A XVII. században szerkesztett első mikroszkóptól a mai elektronmikroszkópokig a műszer sokféle változatát készítették el, amelyek teljesítőképességük, konstrukciós elvük szerint jelentősen különböznek egymástól. Az alábbiakban a fontosabbakat tekintjük át röviden.

1.1. A FÉNYMIKROSZKÓP A FÉNYMIKROSZKÓP FELÉPÍTÉSE

szabad szem

A hagyományos mikroszkóp (1-2. és 1-3. ábra) a lát­ ható fénytartományba (400-800 nm) eső sugarakat hasz­ nálja fel a képalkotásra. A képet a mikroszkóp optikai rendszere hozza létre, amelyet a mikroszkóp mechanikai rendszere szolgál ki.

1 cm FM EM 1 mm szöveti struktúrák

100 fxm

átlagos sejt (10-50 fim)

10 fim vörösvértest (7,5 fim) ◄------ kromoszómák (1-5 fim)

1 fim

◄------ baktériumok (0,1-1 pm)

I. Optikai rendszer A mikroszkópba helyezett szövettani preparátumot megvilágító rendszer világítja át, majd a tárgyon áthaladó sugarakból nagyító lencserendszer képez többszörösen nagyított képet. Az utóbbit vagy szabad szemmel vizs­ gáljuk, vagy róla maradandó képet készítünk.

100 nm vírusok (10-100 nm) ◄------ ribosomák (23-25 nm)

10 nm

M------- globuláris fehérjék (2-15 nm) 1 nm

t 1Á

1-1. ábra Nagyságrendi skála

aminosavak (0,33 nm) proton (H+)

1. A megvilágító rendszer A fényforrás és a tárgyasztal között helyezkedik el és a fényforrásból, a le-föl mozgatható kondenzorból, vala­ mint két állítható fényrekeszből áll. Az utóbbiak közül az egyik a látótérrekesz, amely a fényforrásból jövő fénysu­ garat határolja be (tehát csak annyi fényt enged a prepará­ tumra, amennyi annak megvilágításához okvetlenül szükséges), a másik a kondenzorrekesz, amelynek szűkí­ tésével a preparátumról alkotott kép kontrasztját növel­ hetjük.

2

A

SZÖVETEK

V I Z SG Á L A T Á NA K

MÓDSZEREI

lencserendszere. A végső nagyítás a két lencse nagyításá­ nak a szorzata. A. Az objektív a lencserendszer legfontosabb eleme. Elsősorban ez szabja meg a keletkező kép minőségét, fel­ oldását, ezért kialakítására nagy gondot fordítanak. Nem egyetlen lencse, hanem a különböző lencsehibák kikü­ szöbölésére létrehozott több lencséből felépülő lencserendszer. B. Az okulár általában két különálló lencséből, a me­ zőlencséből és a szemlencséből áll. Az okulár optikai mi­ nősége nem annyira kritikus, mint az objektívé, de nem elhanyagolható. Az objektív lencsehibáinak egy részét a megfelelő okulárral kompenzálhatjuk, ezért az okulár ki­ választásánál számításba kell venni azt a körülményt is, hogy milyen típusú objektívhez használjuk.

A mikroszkóp megvilágító rendszerének a beállítása (Köhler-féle megvilágítás). Jó minőségű kép keletkezésé­ nek egyik feltétele, hogy a megvilágítás optimális legyen, és ezzel a képet létrehozó lencserendszer teljesítőképessé­ gének a maximumát tudja nyújtani. Erre a célra jól alkal­ mazható a Köhler-féle megvilágítás. • A preparátumot a mikroszkópba helyezzük és élesre ál­ lítjuk. Beállítjuk a látótérre készt. A rekeszt maximálisan beszű­ kítjük, majd a rekesz szélét a kondenzor le-föl mozgatá­ sával élesre állítjuk. Ezután a rekeszt addig nyitjuk ki, hogy a rekesz széle éppen a látótér széléig érjen (ha nem központos a rekesz nyílása, akkor a kondenzort a megfe­ lelő centráló csavarokkal központosítjuk). • Beállítjuk a kondenzorrekeszt. A jó beállítás feltétele, hogy a kondenzor nyílásszöge megegyezzék az objektív nyílásszögével. Tehát pl. 0,9 NA-jú objektív esetén a kondenzornak is 0,9-es apertúrájúnak kell lennie (jobb mik­ roszkópoknál az apertúra értéke a kondenzorrekesz szé­ lén fel van tüntetve). A rekesz helyes beállításának má­ sik, szubjektív módja az, hogy a kondenzorrekeszt a tel­ jesen nyitott állapotból folyamatosan addig szűkítjük, míg a kép éppen kezd kontrasztossá válni (ehhez a beál­ lításhoz némi gyakorlat szükséges). A rekeszt nem cél­ szerű ennél szűkebbre állítani, mert így romlik a feloldás! Ezért nagy nagyításoknál alig szűkítjük be a kondenzor­ rekeszt. Vannak kivételesen olyan esetek is, amikor a kép kontrasztossága fontosabb a feloldóképességnél (pl. festetten preparátumok esetén), ilyenkor a rekeszt sokkal nagyobb mértékben is behúzhatjuk.

Lupe nagyítás. Egy nagy méretű metszeten történő tájéko­ zódást jelentősen megkönnyíti, ha azt néhányszoros (ún. lu­ pe) nagyítással térképezzük fel. Ehhez legcélszerűbb az okulárt felhasználni, amelyet a tubusból kihúzva és megfor­ dítva közel tartunk a mikroszkópba még be nem helyezett preparátumhoz. Vigyázat: ne szennyezzük össze az okulár alsó, mezőlencséjét!

A mikroszkóp feloldóképessége. A mikroszkóp opti­ kai rendszerének mércéje az, hogy a kialakított kép mi­ lyen finom rajzolatú, mennyire részletgazdag. Lényegé­ ben ez szabja meg azt is, hogy a róla készült felvétel mennyire nagyítható tovább. A kép minőségét az ún. fel­ 2. A leképező és nagyító lencserendszer. Ez alapve­oldóképességgel jellemezzük, amely azon két szomszé­ tően két lencséből, a tárgyhoz közelebb eső objektívbői dos tárgypont közötti legkisebb távolság, amely még és a szemhez közelebb eső okulárból áll. A több lencsé­ megengedi, hogy a két pontot önálló pontokként ismer­ ből felépülő objektív a tárgyról érkező képből valós, na­ jü k fel. Minél kisebb ez az érték, annál jobb a mikroszkóp gyított képet alakít ki a mikroszkóp tubusának belsejé­ feloldóképessége. Korszerű mikroszkópoknál ez az érték ben. Ezt a képet nagyítja tovább az okulár egyszerűbb 0,2-0,3 pm körül van. A feloldóképességre az ún. Abbé-szabály érvényes: d = 0,61-X/n-sina, ahol d a két pont közötti távolság, X a fény hullámhossza, n a preparátum és az objektív közötti közeg törésmutatója, a az objektív fél nyílásszöge (1-4. áb­ ra). Az nsina érték (numerikus apertúra, rövidítve NA) jel­ lemző az adott objektívre és azt az objektív oldalán a nagyí­ tás-érték mellett fel szokták tüntetni. A képletből követke­ zik, hogy minél rövidebb a fény hullámhossza és minél na­ gyobb az objektív numerikus apertúrája, annál kisebb a d értéke, azaz annál jobb a feloldóképesség.

Immerziós objektívek. Az Abbé-szabályból az is adódik,

1-2. ábra Laboratóriumi mikroszkóp fényképe (Zeiss Axioskop)

#

hogy a közeg törésmutatója (n) szintén igen fontos tényező. 40x-esnél nagyobb nagyítású objektívek esetében a feloldó­ képesség növelése csak úgy biztosítható, ha a lencse és a preparátum közötti rést a levegőnél nagyobb törésmutatójú folyadékkal (immerziós olajjal) töltjük ki, miáltal az üveg­ levegő-üveg fázishatárokon bekövetkező fénytörés elkerül­ hetővé válik. Az ilyen objektívek az ún. immerziós lencsék (többnyire 6 0 x, lO O x lencsék), amelyeket a rájuk írt Imm vagy Hl szóról, valamint egy, az alsó végéhez közel felfestett fekete csíkról ismerünk fel. Használat után az immerziós olajat a lencséről benzinnel vagy abszolút alkohollal átita­ tott, ún. lencsepapírral, vagy annak hiányában finom, puha vászondarabbal el kell távolítani (csakúgy, mint a prepará­ tumról). Vigyázzunk arra, hogy az objektívek gyakori váltoga­ tásakor (pl. az immerziós objektívról a legközelebbi száraz objektívre visszaváltva) a száraz objektíveket ne kenjük össze!

A

SZÖVETEK

V IZ S G ÁL A TÁ N A K

3

MÓDSZEREI

1-3. ábra

#

Kutatómikroszkóp vázlatos rajza. Az alsó fényforrásból jövő fénysugarat tükör vetíti a látótér-és kondenzorrekeszen, vala­ mint a kondenzor lencséjén keresztül a tárgyasztalon lévő preparátumra. A prepa­ rátumon áthaladó sugarakból az objektív, valamint (egy prizmarendszeren többszörö­ sen eltérítve és kettéválasztva) az okulár készít a szem számára vizsgálható, nagyí­ tott képet. A sugár felfelé is irányítható, eb­ ből a sugárból a projektív lencse képez a rá­ illesztett fényképezőgépben valós képet. A felső fényforrás (a kép jobb oldalán közé­ pen) a felülvilágításos módszerhez szolgál: a fénysugár egy félig áteresztő tükrön beve­ tül az objektívbe, amely kondenzorként is működve azt a preparátumon gyűjti össze. Az innen kilépő sugarak a már fent leírt utat követik.

Lencsehibák. A mikroszkóp optikai rendszere jellegzetes hibákat mutathat, különösen gyengébb minőségű lencsék esetében. Néhányat megemlítünk ezek közül. A göm bi (szférikus) hiba esetében a kép egy gömbfelü­ let mentén alakul ki, ezért a kép közepére fókuszolva a kép széli részei életlenek maradnak. A gömbi hibától mentes lencsék az ún. plan-objektívek, amelyek a prepa­ rátum teljes síkját élesen képezik le. Színi (kromatikus) hiba. A fehér fény különböző hul­ lámhosszúságú komponensei számára egy egyszerű len­ cse nem azonos képsíkban alkot éles képet. Ilyenkor az élesre állított struktúrák körül zavaró kékes vagy na­ rancssárgás udvart láthatunk. Az ilyen színi hibákat már régóta kiküszöbölik az ún. akromát, valamint a még töké­ letesebben korrigált apokromát objektívek. A fénymikro­ szkópos objektívek csúcsát a planapokromátok jelentik, amelyek mind a színi, mind a gömbi hibát kiküszöbölik. Ezeket a drága objektíveket elsősorban mikrofényképezési, dokumentációs célokra használják. Az asztigm atizm us esetében a lencse görbülete nem teljesen szabályos, ezért a görbébb felületnek rövidebb a gyújtópontja, mint a (többnyire arra merőleges) kevésbé görbültnek. Ilyenkor a mikrométercsavar mozgatására a kép két egymásra merőleges irányban válik felváltva élessé, illetve életlenné. A korszerű lencséket ma már számítógéppel tervezik, illetve számítógéppel vezérelt gépeken csiszolják, így a lencsehibák egyre kevésbé for­ dulnak elő.I.

csavarból áll. A szövettani preparátumot a mikroszkóp tárgyasztalán egy kis rágós befogó szerkezet rögzíti; a preparátum megfelelő területe a tárgyasztalnak az X és Y tengely mentén csavarokkal történő mozgatásával állít­ ható be. Mikrofényképezés. A mikroszkópos kép lefényképezése sok esetben alapvető követelmény. Erre a célra legtöbbször fényképező feltétet használnak, amely filmtovábbításra szolgáló kamerából, fénymérő és exponáló berendezésből, valamint az élesre állítást szolgáló kis optikai segédrend­ szerből áll. Nagy kutatómikroszkópokat manapság már eleve beépített fűtőberendezéssel szállítanak (fotomikroszkóp). Újabban egyre jobban terjed a képeknek digitális ka­ merával történő rögzítése és számítógépes tárolása (lásd ott).

optikai tengely

II. A mikroszkóp mechanikai rendszere Fő komponensei: a mikroszkópállvány, a tubus és a tárgyasztal. Az állványnak jelentős eleme az az emelőszerkezet, mely az objektív és a preparátum közötti távol­ ság beállítását és így a preparátum élesreállítását teszi lehetővé. Durvább mozgatást biztosító makrométer-csavarból és finomabb beállítást elősegítő mikrométer­

Az objektív nyílásszöge

4

A

SZÖVETEK

Szennyeződések. A mikroszkópban több érzékeny optikai felület van, amelyek beszennyeződhetnek, és ezzel rontják a képminőséget. A szennyeződés helyét legkönnyebben úgy fedezhetjük fel, hogy a számbajöhető optikai elemeket külön-külön mozgatjuk (pl. az okulárt, objektívet forgatjuk, a szövettani preparátumot elmozdítjuk). Ha ilyenkora látótér­ ben látható szennyeződés a mozgatott elemmel együtt mo­ zog, akkor az illető optikai elem a szennyezett. Megtisztítá­ sa attól függ, hogy milyen anyaggal van szennyezve: vizes közegből rászáradt anyagok esetében nedves vászondara­ bot, olajos szennyezés esetén benzines vászondarabot, len­ csepapírt használunk. A tisztítás eredményét megfordított és közeltartott okulárral, mint lupéval ellenőrizhetjük. A mikroszkóp könnyen beporosodhat, finom mechanikai ré­ szek mozgása károsodhat. Ezért a mikroszkóp pormente­ sen (műanyag tasakkal, esetleg plexidobozzal letakarva) tartandó.

1.1.1. Kontrasztfokozó mikroszkópos módszerek A sejt- és szövettanban gyakran felmerül a festetlen, élő sejtek vizsgálatának igénye, különösen amikor a sej­ tekben zajló belső mozgásokat, a sejtek motilitását és kölcsönhatásait, minden preparatív beavatkozástól men­ tes struktúráját kívánjuk tanulmányozni. A mikroszkó­ pos vizsgálatnak azonban korlátokat szab az a tény, hogy festés nélkül a sejt- és szöveti komponensek alig adnak kontrasztot. A kontraszt fokozására ezért különböző módszereket dolgoztak ki, az alábbiakban néhány ilyen kontrasztot növelő eljárást és berendezést említünk meg röviden. A kontrasztfokozó eljárások alapelve. A biológiai minta belsejében a különböző komponensek (pl. sejtorganellumok) az átbocsátóit fényt csak nagyon kismértékben nyelik el, így a környezetükhöz képest nem vagy alig látszanak sötétebbnek. Ugyanakkor optikai sűrűségük különböző, mi­ nek következtében a rajtuk áthaladó fénysugár kisebb vagy nagyobb késést szenved a környezeten áthaladó sugárhoz képest, a hullám fázisában elmarad (fáziskésés, 1-5. áb­ ra). A fáziskésés mértéke függ a tárgy optikai sűrűségétől (törésmutatójától) és természetesen vastagságától. A kont­ rasztfokozó eljárás ezt az emberi szem számára érzékelhe­ tetlen fáziskésést alakítja át fényam plitúdó-különbséggé azáltal, hogy a két sugarat interfe rá Itatja. Ha ugyanis az optikailag sűrűbb struktúrán, illetve a környezeten átha­ ladó sugarat a mikroszkópban egyesítjük, a két, fázisban el­ térő sugár interferál, gyengíti vagy erősíti egymást, és így az adott struktúra a környezettől elütő módon sötétebbé vagy világosabbá válik. A vizsgált preparátum ennek következté­ ben sötét és világos részletekből összetevődő, részlet­ gazdag és jól vizsgálható képet ad.

A KONTRASZT FOKOZÁSA KONDENZORÁLLÍTÁSSAL Minden mikroszkópban alkalmazható, külön berende­ zést nem igénylő módszer. Az eljárás mindössze a kondenzorrekesz erős szűkítéséből és/vagy a kondenzor süllyesztéséből áll A kontrasztfokozás a fázishatárokon megtört sugarak interferenciáján alapszik. Sok esetben segít gyengén festett, kis preparátumok megkeresésében vagy festetlen preparátumokon történő tájékozódásban (1-6B ábra).

V IZ S G Á L A T Á N A K

MÓDSZEREI

■O) ■Nm a mintából kilépő sugár fáziskésésben van minta

sugár

1-5. ábra

#

Kontrasztfokozás elve. A mintán áthaladó sugár fáziské­ sést szenved a mellette átjutóhoz képest (a képen ez fél hul­ lámhossz). A Két sugarat egyesítve a fáziskülönbség az In­ terferencia miatt fényerőkülönbséget eredményez (a tárgy a környezetéhez viszonyítva sötétebb vagy világosabb lesz).

Vigyázat: ez az eljárás rontja a kép feloldását a numerikus apertúra szűkítése és interferenciasávok megjelenése mi­ att! Festett preparátumok esetében, ahol elegendő kont­ raszt áll rendelkezésre, ne alkalmazzuk! Kezdők gyakori hi­ bája, hogy túlságosan behúzott kondenzorrekesszel dolgoz­ nak.

FÁZISKONTRASZT MIKROSZKÓPIA A fáziskontraszt berendezés egy speciális kondenzorból és ún. fáziskontraszt objektívekből áll, ezekkel kell a közönséges mikroszkópot kiegészíteni. A fáziskontraszt eljárással kapott kép igen kontrasztos, és ezért különösen jól használható szövettenyészetben az alaphoz letapadt, elvékonyodott sejtek (1-6C ábra), valamint félvékony (0,1-1 pm), festetlen metszetek vizsgálatára. A fáziskontraszt módszer elve (1-7. ábra). A kondenzorlencse alá olyan átlátszatlan lemezt helyeznek, amelyen a fényzáró réteg gyűrű alakú áteresztő területet tartalmaz („gyűrűdiafragma"). A kondenzorból a preparátum felé kilé­ pő sugár ezért henger- vagy kúppalást mentén halad át a tárgyon, majd képeződik le az objektív gyújtópontjában. Az objektív felett gyűrű alakú rá párologtatott réteget tartalma­ zó lemez van, amely a hengerpalást mentén jövő (összeha­ sonlító) fénysugarat a hullámhossz negyedrészével fázis­ ban eltolja („fázislemez”). A vizsgálandó preparátum optika­ ilag sűrűbb részleteiből jövő, fáziskésést szenvedett tört su­ garak nem haladnak át a fázisgyűrűn, és a képsíkban egye­ sülnek az összehasonlító sugarakkal, interferálnak azok­ kal. Ez ahhoz vezet, hogy a sugarak kioltják (vagy vastagabb struktúrák esetén erősítik) egymást, miáltal a tárgy külön­ bözőtörésmutatójú és vastagságú komponensei különböző mértékben sötétnek (esetleg világosnak) látszanak. A fázis­ lemez azt a célt szolgálja, hogy az aránylag kis fáziskésést szenvedett sugarak esetén is aránylag nagy legyen a fáziskülönbség és így a kontraszt. A fáziskontraszt módszernek egyetlen előnytelen tulajdon­ sága, hogy az erős kontrasztot adó struktúrák körül fényudvar (haló) keletkezik, amely néha zavarja a képet.

A

SZÖVETEK

V IZ S G Á L A T Á N A K

MÓDSZEREI

5

1-6. ábra Élő sejt kontrasztfokozó módszerekkel. A: kontrasztfokozás nélkül, B: szűkített kondenzorrekesszel, C: fáziskontraszttal, D: differenciál-interferencia kontraszttal (Nomarski). A lelapult sejtben jól látszik a sejtmag, a maghártya, a mitochondriumok és különböző nagyságú granulumok (1900x).

6

A

SZÖVETEK

V IZS G Á L A TÁ N A K

MÓDSZEREI

mélységeibe fókuszálva ott éles képet, optikai metszetet kapunk. A gyakran használt módszer kiváló tájékozódást nyújt hisztokémiai reakciók esetében a környező szöveti elemekről. fázislemez

SÖTÉTLÁTÓTERES MIKROSZKÓPIA < ------- ■ objektív

< ------- n tárgy

< ------- s kondenzor

gyürüdiafragma

A fáziskontraszt módszer

DIFFERENCIÁLIS INTERFERENCIA-KONTRASZT MIKROSZKÓPIA (DIC, NOMARSKI OPTIKA) A differenciális interferencia-kontraszt (DIC) mód­ szer a mikroszkópban két prizmát használ, egyet a prepa­ rátum alatt és egyet felette. Az alsó prizma kettéválasztja a fénysugarat, melyekkel a preparátumról két kép készül, a felső prizma pedig ezeket egyesíti (interferencia!). A sugármenetbe ezen kívül még két polarizációs szűrőt is beiktatnak. A módszer elvének ismertetésétől eltekin­ tünk. A DIC módszer, szemben a fáziskontraszttal, kisebb kontrasztot ad, viszont háromdimenziós kép benyomását kelti azzal, hogy a struktúrák egyik oldalukon világosab­ bak, a velük szemben levő oldalon pedig sötétebbek (1-6D ábra), és így „oldalsó megvilágításban”, árnyékol­ tam tűnnek elő. A módszernek nagyon jó afelbontóképes­ sége. Vastagabb festetlen preparátumok, metszetek is vizsgálhatók vele, ilyenkor a preparátum különböző

Ez a mikroszkópos módszer olyan kondenzorlencsét használ, amely a megvilágító sugárnyaláb középső részét kirekeszti, és a preparátumot csak az oldalról jövő suga­ rakkal világítja meg. A preparátum finom elemeit a róluk visszavert (vagy az általuk megtört) fénysugarak miatt sötét látótérben felcsillanó, világító struktúrákként lát­ juk. A nagy kontraszt miatt igen apró részecskék is látha­ tókká válnak. A módszernek ezt az előnyét gyakran hasz­ nálj ák folyadékban lebegő, igen apró részecskék (kristá­ lyok, mikroorganizmusok) vizsgálatára, vagy pedig autoradiográfiás preparátumokban az előhívott ezüstszem­ csék érzékeny detektálására.

1.1.2. Fluoreszcens mikroszkópia Ez a módszer egyes anyagoknak azt a tulajdonságát használja fel, hogy meghatározott hullámhosszúságú (gerjesztő, excitációs) fénnyel megvilágítva hosszabb hullámhosszú (emissziós) fényt bocsátanak ki. Az ilyen anyagok a fluoreszcens mikroszkópban sötét háttér mel­ lett felragyognak (fluoreszkálnak). A módszer nagy érzé­ kenysége miatt igen kis mennyiségű fluoreszkáló anyag is kimutatható. Autofluoreszcencia. A szövetekben eleve is léteznek fluoreszcens tulajdonságokkal rendelkező (autofluoreszcens) anyagok (pl. karotionoidok, klorofill, lipofuszcin), a legtöbb esetben azonban ilyeneket jelölőanyagokként utólagosan viszünk be (másodlagos fluoreszcencia). Fluorokrómok. Számos fluoreszcens jelölőanyag (fluoreszcens festék, fluorokróm) ismeretes, ezekkel sej­ tes vagy szöveti komponenseket megfesthetünk, vagy más molekulákhoz kötve jelzőanyagként használhatunk. A leggyakrabban használt két fluorokróm a fluoreszcein és a rodamin. A fluoreszceint kék sugárral geijésztjük, az emittált sugár pedig sárgászöld színű, míg a rodamin ese­ tében a gerjesztő sugár zöld és a kibocsátott sugár vörös. A fluorokrómokat többnyire fehérjék megjelölésére használják, ezért olyan kémiai csoportokkal látják el, amelyek segítségével fehérjék SH- vagy NH2-csoportjaihoz köthetők kovalens kötéssel (pl. fluoreszcein-izotiocianát, rövidítve FITC). A leggyakrabban jelölt fehér­ jék általában antitestek vagy lektinek (lásd immuncitokémia). Fluoreszcens fehérjék. Újabban sejtbiológiai vizs­ gálatokhoz egyre gyakrabban használnak fluoreszkáló fehérjéket (ilyen pl. a zölden fluoreszkáló GFP: green fluorescent protein). Ezek génjét más, vizsgálandó fehér­ je génjével kombinálva a génexpresszió alkalmával termelődő fúziós fehérje fluoreszkál, és ezért annak expressziója, sejten belüli sorsa élő sejtekben jól követ­ hető.

A

SZÖVETEK

V IZ S G Á L A T Á N A K

7

MÓDSZEREI

A fluoreszcens módszer gyakoribb felhasználási területei. A sokféle fluorokróm megadja azt a lehetősé­ get, hogy az ellenanyagokat (esetleg lektineket) különbö­ ző színű fluorokrómokkal jelölve egyszerre szemlélhes­ sük két (vagy több) fehérje, glikoprotein stb. eloszlását („kettős vagy többes immuncitokémiai jelölés”). A fluorokrómokat jelzőanyagként (tracerként) is gyakran hasz­ nálják, mert sejtekbe bejuttatva követhetjük az anyag sor­ sát (pl. vizsgálhatjuk az egyik sejtből a másikba nexuso­ kon keresztül történő diffúzióját), vagy felhasználhatjuk idegsejtek teljes nyúlványrendszerének a feltüntetésére. A fluoreszcens módszert sok más célra is alkalmazzák, például élő sejteken megfelelő fluoreszcens festékek je­ lenlétében szabad Ca-ionok átmeneti megjelenését vagy pH-változásokat regisztrálhatnak, fehérjék sejten belüli útját tudják követni stb. Az epifluoreszcenciás módszer elve. A fluoreszcens mik roszkópia kezdeti korszakában használt, szokványos alsó megvilágítás helyett ma már a lényegesen jobb eredményt adó felső megvilágítást alkalmazzák (epifluoreszcencia, 1-8. ábra). A fényforrás (többnyire higanygőzlámpa) az ob­ jektív feletti síkban, oldalt van elhelyezve. Az innen kilépő fényből a gerjesztő szűrő csak a megfelelő hullámhosszúsá­ gú fényt engedi át. Ezt a gerjesztő fénnyalábot a mikroszkóp optikai tengelyében 45°-os szögben elhelyezett félig át­ eresztő (dikroikus) tükör vetíti be felülről az objektívbe, mely itt kondenzorként működve a sugarat a preparátumon gyűj­ ti össze. A dikroikus tükörnek (szűrőnek) az a sajátossága, hogy egy meghatározott hullámhosszhatár alatt a sugara­ kat visszaveri (és így tükörként működik), afelett viszont át­ engedi. A gerjesztő fény hatására a preparátumból kilépő (hosszabb hullámhosszú) sugarak bejutnak az objektívlen­ csébe, onnan a dikroikus szűrőn keresztül áthaladnak egy emissziós szűrőn. Ennek feladata, hogy levágja az emisszi­ ós hullámhossznál rövidebb hullámhosszú sugarakat. A ké­ pet a mikroszkóp okulárján keresztül szemlélhetjük vagy fényképezéssel rögzíthetjük. A képen a szinte fekete háttér­ ből emelkednek ki a fluoreszcens jelölőanyaggal (fluorokrómmal) megjelölt struktúrák.

1.1.3. A konfokális lézer pásztázó mikroszkóp A mikroszkópos vizsgálatnak gyakori problémája, hogy míg a tárgy egy síkját nagy feloldással leképezhet­ jük, ezen fókuszsík alatti és fölötti részletek elmosódottak maradnak, és az éles képbe belevetülve rontják annak minőségét. Különösen zavaró ez a hatás a fluoreszcens mikroszkópiában, ahol az egymás alatt-fölött elhelyezke­ dő fluoreszkáló képletek az élesre állított struktúra tanul­ mányozását és fényképezését rendkívül megnehezítik. Ezen a problémán segít az egyre jobban terjedő kon­ fokális mikroszkóp. A konfokális mikroszkóp lényegében egy (epifluoreszcenciával működő) fluoreszcens mikroszkóp, amely­ ben a fókuszsíkon kívül eső (életlen, elmosódó) képele­ meket kirekesztik. Maga a kép egy pásztázó fénysugarat mozgatva a televíziós képalkotás elve alapján jön létre. A konfokális mikroszkóp elve (1-9. ábra). A fényforrás nagy fényteljesítményt nyújtó lézer sugárforrás, amelyet kondenzor gyűjt össze és vetít rá egy fényátnemeresztő le­ mez igen kis nyílására. Az így létrejött kis fényfolt félig át­ eresztő (dikroikus) szűrőn az objektívlencsébe vetül, és an­ nak optikai rendszerén áthaladva pontszerű megvilágítást eredményez a preparátum egy meghatározott mélységű síkjában. Ha itt fluoreszkáló képlet van, akkor az innen kibo­ csátott emissziós sugár az objektíven (és a dikroikus szű­ rőn) visszafelé áthaladva az objektív fókuszpontjában pont­ szerűen leképeződik. Itt szintén el van helyezve egy átnemeresztő lemez piciny lyukkal, amely mögött elektromos jelet produkáló fényérzékeny detektor van. A detektor csak ak­ kor érzékeli a fényt, ha a sugár pontosan a lyukba fókuszálódik. Ezzel minden olyan szórt fény, amely a preparátum más síkjában keletkezik és ezért nem fókuszálódik a nyílás­ ba, gyakorlatilag kirekesztődik. Maga a kép a televíziós elv­ hez hasonlóan sok ilyen pont összetételéből keletkezik, mégpedig azáltal, hogy a gerjesztő fénypont meghatározott területet soronként végigpásztáz, elektromos jelsorozattá alakít át, amely egy számítógép képernyőjén hasonló soro­ kat képezve kialakítja a képet.

8

A

SZÖVETEK

VIZSGÁLATÁNAK

Optikai sorozatmetszetek, térbeli rekonstrukció. A fenti elv alapján a preparátum egy igen vékony síkjából kapunk kiváló feloldású képet (optikai metszet). Ugyan­ ezt a folyamatot azonban a tárgyasztal süllyesztésével, il­ letve emelésével a preparátum minden más síkjában is megismételhetjük, és így a tárgyat kb. 1 pm vastagságú rétegekre szeleteljük fel („optikai sorozatmetszetek”). Az egyedi képeket megfelelő számítógépes program segítsé­ gével összegezhetjük térbeli információvá.

lézer sugárforrás

konfokális rekeszek ■----------------

A térbeli információt különböző formában jeleníthet­ jük meg. A legegyszerűbb lehetőség, ha a sorozatmetszet képeit a program egymás mellé helyezi el (metszetsorozat). A leggyakoribb változat, hogy a számítógépes program az optikai sorozatmetszetek képeit egymásra helyezi, és azokból összegezett vetületi képet ad. Az ilyen kép ha­ sonlít a szokványos fluoreszcens mikroszkópos képhez, azonban azzal ellentétben a fluoreszkáló struktúrák mindegyike metszőén éles (1-10. ábra). A mélységi in­ formációt a program színkódolással jelezheti (pl. a felső felszínhez közelebbi struktúrák vörösek, távolabbiak zöl­ dek vagy kékek). További lehetőség, mikor a számítógép sztereoképpárokat hoz létre, amelyet sztereonézőkkel nézünk, és így az egymás alatt-fölött elhelyezkedő képleteket szubjektíve térbelileg látjuk.

MÓDSZEREI

sugárosztó (dikroikus szűrő) detektor

objektív • fókuszsíkban • fókuszsíkon kívül tárgy

1-9. ábra

•

A konfokális pásztázó mikroszkóp elve. Csak a prepará­

1.1.4. A polarizációs mikroszkóp Kettőstörés. Olyan struktúrák, melyek aszimmetrikus alkotóelemei egy kitüntetett irányban rendeződnek, a sík­ ban polarizált fénnyel szemben kétféle viselkedést mutat­ nak (optikai anizotrópia). Ha a polarizált fény síkja pár­ huzamos a tárgy belső strukturális orientációjával, eltérő mértékű fáziskésést szenved, mintha az orientációra me­ rőleges síkban jut keresztül. Úgy is mondhatjuk, hogy a tárgy törésmutatója más az egyik, mint az arra merőleges irányban (kettőstörés). Az ilyen kettősen törő struktúrá­ kat jól vizsgálhatjuk egy kissé átalakított fénymikro­ szkópban, az ún.polarizációs mikroszkópban.

tum egy vékony síkjából (fókuszsíkból) jövő sugarak gyűj­ tődnek össze a detektor előtti rekesz nyílásába, és adnak jelet a detektorba. Ezek vesznek részt a képalkotásban, a többi síkből jövő sugarak nem vagy alig jutnak át a nyíláson, és így kirekesztődnek a képalkotásból.

A polarizációs mikroszkóp elve. A mikroszkóp sugárme­ netébe két polarizációs szűrő van beiktatva, egyik a kondenzor alatt (polarizátor), a másik az objektív felett (analizá­ tor). A polarizátor meghatározott síkban polarizálja a fényt, amelyet az arra merőleges orientációjú analizátor nem en­ ged át („keresztezett szűrők”), a mikroszkóp látótere sötét. Ha azonban a preparátumban a két szűrő áteresztő irányai­ hoz 45°-os (átlós) szögben kettősen törő struktúra van, az (itt nem részletezhető fizikai elvek alapján) elfordítja a su­ gár eredeti polarizációs síkját, és így az át tud haladni az analizátoron. Az ilyen kettősen törő struktúra tehát a sötét háttér mellett világít (7-10. és 13-14. ábra).

A polarizációs mikroszkópiát különösen gyakran használták az elmúlt évszázadban arra, hogy egyes fonálszerű szövettani struktúráknak a közönséges mikrosz­ kópban nem látható (szubmikroszkópos) belső orientáci­ óját felderítsék. így derült ki, hogy a kollagénrostoknak, a myofibrillumoknak stb. finom filamentáris belső szer­ kezete van, amelyet az elektronmikroszkópia később iga­ zolt is.

1-10. ábra

•

Lézer pásztázó konfokális mikroszkóppal készült fel­ vétel szíriai hörcsög retina-keresztm etszetéről. A zöld­ érzékeny csapsejtek alakja szépen kirajzolódik a specifikus ellenanyaggal készült immuncitokémiai jelölés után (zöld fluoreszcencia), a csapsejtek kültagját burkoló csaphüvely vörös fluoreszcenciát adó PNA lektinnel jelölődik, a sejtma­ gok egy kéken fluoreszkáló festékkel (DAPI) vannak meg­ festve (600 x )

A

SZÖVETEK

VIZSGÁLATÁNAK

9

MÓDSZEREI

1.1.5. A minta előkészítése a mikroszkópos vizsgálathoz (mikroszkópos technika) A közönségesen használt fénymikroszkópban csak aránylag vékony (20 pm-nél vékonyabb) preparátumokat lehet átvilágítani és vizsgálni. A szövetek, szervek azon­ ban nagyobb tömegűek, és így alaposabb vizsgálatukhoz arra van szükség, hogy belőlük a mikroszkópban is tanul­ mányozható vékonyságú preparátumokat állítsunk elő. Ennek leggyakoribb módja az, hogy a vizsgálandó anyagból 5-10 pm vastagságú metszeteket (szövettani metszetek) készítünk.

rögzítés fixálószerekkel, pl 4-10%-os formaiinnal

i

fixálás

víztelenítés felszálló alkoholsorral

i intermedium

beágyazás

zsíroldószer, pl. xilol

SZÖVETTANI METSZET KÉSZÍTÉSE

1. Fixálás. Az eredeti helyéről kivett szövetdarabkát a további kezelésekkel szemben ellenállóvá kell tennünk, eredeti struktúráját „rögzítenünk” kell. Erre a célra szol­ gál az ún. fixálás, melynek során a szövetek kémiai kom­ ponenseit (többnyire a fehérjéket) ún. fixáló folyadékok­ kal keresztbe kötjük (esetleg kicsapjuk). A fixálás egy­ ben gátolja azoknak az enzimeknek a működését is, ame­ lyek a szövetek lebontásához vezetnek, miáltal a legtöbb fixálószerben a szövetdarabkák hosszú ideig eltarthatok. Klasszikus és még ma is a leggyakrabban használt fixáló­ szer a formaldehid (formaiin) 4-10%-os oldata. Az aldehidcsoportokat tartalmazó fixálószerek (formalde­ hid, glutáraldehid) azáltal rögzítenek, hogy a fehérjék aminocsoportjait keresztbe kötik, és így merev térbeli rendszert hoznak létre. A fixálási idő elteltével a felesle­ ges fixálószert mosással távolítjuk el. Egyéb fixálószerek és eljárások. A formaldehiden kívül több más fixálószer is ismeretes, mint pl. a pikrinsav, szublimát, bikromát, ecetsav, alkohol, aceton. Ezeket sok eset­ ben ún. fixálókeverékekformájában egymással kombinál­ va is alkalmazzák. Ilyenek: a Bouin-fixáló (pikrinsav, ecet­ sav, formaiin), a Carnoy-fixáló (ecetsav, alkohol, kloroform), a Zenker-formol keverék (bikromát, formaiin, ecetsav).

beágyazás paraffinba átitatás olvasztott parafinnal, kiöntés formába

metszés

metszés mikrotomon, 5-7 pm-es metszetek, rászárítás tárgylemezre

..

1-31. ábra

&

%H«S$k ;*• wk % í

_

*

lis kérgének pyramis sejtjei, amelyek az axonvégződések fe­ lől radioaktív izotóppal (tritiummal) jelölt D-aszpartátot vet­ tek fel. A jelölt anyag retrográd transzporttal jutott a sejtek­ be és dendritjeibe, a radioaktivitást (és ezzel a sejtek lokali­ zációját) sötét ezüstszemcsék felhalmozódása mutatja (150x).

»

- 'm |

58

a*

1

' w 1 *

’

1-32. ábra

'■

jS ijjti W - %

A

cytoplasma

*| ■ . \

•

* ■■' ' «.

-

WSSm F i . v ■ -r # ; ■c'"< W ■ : r . ^ -T

m

Fénymikroszkópos autoradiográfia. Patkány entorhiná-

/

.

nucleolus

■

j^ *

. maghártya

•

Elektronmikroszkópos autoradiográfia. A kép ascites tumorsejtet mutat, amelyet élő állapotában tritiummal jel­ zett uridinnel kezeltek. Az uridin szelektív módon az RNS-be épül be, ezért a képen látható sötét ezüstszemcsék a fris­ sen szintetizált RNS területén találhatók (főként a magvacskában, rRNS szintézis!) (7000x).

1-33. ábra

•

Fibroblastok szövettenyészetben. A tenyésztőedény alapjához letapadt és azon elterült sejtek még nem nőtték be a rendelkezésre álló felületet (nem konfluens tenyészet). Fáziskontraszt mikroszkópos felvétel (500x ).

A sejt, mint a szövetek építőeleme Röhlich Pál

Az emberi szervezet sok billió sejtből felépülő rendkí­ vül komplex rendszer, ahol többszázféle sejttípus szerve­ ződik szövetekbe és szervekbe, hogy a szervezet műkö­ déséhez szükséges feladatokat ellássa. A szövettan azt vizsgálja, hogy miben különböznek ezek a sejtek egy­ mástól és hogyan társulnak egymással egy-egy feladat keresztülvitelére. Ugyanakkor minden sejt egy-egy olyan strukturális és funkcionális egység, amely mutatja a legalapvetőbb életjelenségeket, tehát anyagokat vesz fel a környezeté­ ből, azokat anyagcserével feldolgozza, a salakanyagokat eltávolítja, energiát alakít át, védekezik a környezettel szemben, növekedésre és szaporodásra képes, mozogni tud, átörökíti genetikai információit stb. Mielőtt tehát a humán szöveteket és szerveket felépítő specializált sejtek jellemzőit sorravennénk, először áttekintjük a sejteknek ezeket az alapvető életjelenségeit és az azokban részt ve­ vő struktúrákat, tehát azokat az elemeket, amelyek gya­ korlatilag minden eukaryota sejtben közösek.

2.1. A SEJTEK NÉHÁNY MORFOLÓGIAI JELLEMZŐJE A sejtek mérete. A sejtek mérete 5 pm és többszáz pm között mozog, de a nagy mozgató idegsejtek esetében a sejt hosszú, rostszerű nyúlványa (neuritja) akár az egy métert is elérheti. Átlagos méretű gömbölyű sejt példája­ ként a vérben keringő fehérvérsejteket említjük, amelyek nagysága (a nyiroksejtek kivételével) 10 és 20 pm közé esik. A sejtek alakja. A vérben, testfolyadékokban szaba­ don lebegő sejt többnyire gömbölyű, amennyiben azon­ ban a sejt szöveti kötelékbe illeszkedik (pl. hámréteg­ ben), valamilyen alaphoz letapadva vándorol, vagy egy speciális szövetben különleges feladatokat lát el (kont­ rakció, ingerületvezetés stb.), alakja ezekhez idomul és így lehet hosszan elnyúlt, lelapult, nyúlványos stb. A sejt alakjának a fenntartásában a környezethez való kötődés

és a sejt saját belső váza (sejtváz) egyaránt fontos szere­ pet játszik. Az eukaryota sejt szerkezetének áttekintése. A sej­ tet az igen vékony sejtmembrán borítja be és határolja el a külvilág felé, egyben lehetővé teszi a ki- és befelé irá­ nyuló ellenőrzött anyagtranszportot, és azt a felületet ké­ pezi, amelyen keresztül a sejt a környezetével kapcsola­ tot tart. A sejtmembrán által bezárt térben két fő kompo­ nenst különböztetünk meg, a sejtmagot és a cytoplasmát. A sejtmag tartalmazza a genetikai információt hordozó DNS-t és az ennek csomagolására, karbantartására, átírá­ sára, megkettőződésére szolgáló molekuláris apparátust. A cytoplasmától (az eukaryota sejtben) a maghártya vá­ lasztja el és egyben biztosítja a ki-be irányuló szelektív transzportot. A cytoplasma állományában számos olyan, fény- és/vagy elektronmikroszkóppal látható struktúra van, amely a sejt állandó tartozéka és bizonyos életfunk­ cióiban fontos szerepet játszik. Ezeket együttesen sejtszervecskéknek, sejtorganellumoknak nevezzük. Eze­ ken kívül egyes sejtekben vagy azok bizonyos funkcioná­ lis állapotaiban megjelenhetnek a cytoplasmában tartalék tápanyagokat, pigmentanyagot, salakanyagot tartalmazó képletek, amelyeket zárványoknak nevezünk. Az organellumok és zárványok közötti teret félfolyékony állo­ mány, az ún. cytosol vagy cytoplasmamátrix tölti ki, amely nemcsak ionokat, kismolekulájú anyagcsereter­ méket tartalmaz, hanem egymással átmeneti vagy tartósabb kapcsolatban lévő és sokszor bonyolult rendezettsé­ get mutató makromekuláris komplexeket is. Az organellumok a sejt alapvető életjelenségeiben fontos szerepet játszó képződmények, amelyek változa­ tos, eltérő feladataiknak megfelelően különböző mikro­ szkópos és molekuláris szerkezettel rendelkeznek. Az organellumok jó részében a sejthártyához némileg hason­ ló membránok fordulnak elő (intracellularis membrá­ nok), melyek egyrészt membránhoz kötött enzimek, fe­ hérjék számára képeznek nagy felületű struktúrát, más­ részt olyan belső tereket (kompartimentumokat) határol­ nak körül, melyek belső tartalma lényegesen különbözik

28

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

ÉPÍTŐELEME

a cytoplasmáétól. A membrán jelenlététől függően az organellumokat két csoportba szokás osztani, az egyik csoportban előtérben állnak a membránok (membránnal rendelkező organellumok), a másikban viszont nincse­ nek membránok.

• • • • • • • •

® • • •

Membránnal rendelkező organellumok: durva felszínű endoplasmás reticulum sima felszínű endoplasmás reticulum Golgi-apparátus lysosoma endosoma peroxysoma mitochondrium végső soron a maghártya és a sejthártya is ide sorolha­ tó. Membránt nem tartalmazó organellumok: microtubulus centriolum micro- és intermedier filamentum ribosoma.

Az alábbiakban a sejt- és molekuláris biológia szemlé­ lete alapján a sejt alkotóelemeit vesszük sorra olyan mó­ don, hogy azokat igyekszünk nagyobb funkcionális összefüggések tagjaiként ábrázolni.

Ez a sejtbiológiai bevezető nem kívánja helyettesíteni a bio­ lógia keretében oktatott sejtbiológiai tananyagot, hanem csupán vezérfonalat szeretne a hallgató kezébe adni a szö­ vettan sejt- és molekuláris biológiai vonatkozásainak meg­ értéséhez. Célunk az volt, hogy a hallgató egy tankönyvön belül tudjon utánanézni a gyakran előforduló fogalmaknak és azok sejt- és molekuláris biológiai hátterének.

2.2. SEJTMEMBRÁN (PLASMAMEMBRÁN) A sejt állományát a külvilág felé vékony hártya, a sejt­ membrán zárja le, melynek révén a sejt biztosítani tudja sajátságos belső környezetét a külső környezettel szem­ ben. Bár létezését már a XX. század első felében feltéte­ lezték, először az elektronmikroszkóp tette láthatóvá. A sejtmembrán elektronmikroszkópos képe (trilamináris szerkezet). A membrán kersztmetszete kis na­ gyítású elektronmikroszkópos képeken vékony sötét vo­ nal formájában látszik, mely nagy nagyítással három ré­ tegre: két szélső sötét és egy közbülső világos rétegre bontható (trilamináris szerkezet, 2-1. ábra), ezek együt­ tes vastagsága 8-10 nm körül van. Nemcsak a sejtmemb­ rán, hanem a sejt belsejében található és különböző sejtorganellumokhoz tartozó (ún. intracellularis) memb­ ránok elektronmikroszkópos képe is hasonló, ami arra utal, hogy a biológiai membránok alapszerkezete hasonló elvek alapján épül fel („elemi membrán” vagy „unit membráné”).

glycocalix

2-1. ábra

#

A sejtmembrán nagyfeloldású elektronmikroszkópos képe. A: Szokványos preparátumon a membrán trilami­ náris szerkezetet mutat (két szélső sötét és az általuk közre­ fogott világos réteg, 340 000 x ). B: A fixálás során használt ruténiumvörös a membrán extracelluláris oldalán a glycocalixot vastag, sötét réteg formájában tünteti fel (300 000 x ).

2.2.1. A membrán alapszerkezete: a lipid kettős réteg A membránok molekuláris vázát lipidekből álló ket­ tős réteg alkotja, amelyben a lipidmolekulák hidrofób vége egymás felé, hidrofil végük pedig kifelé tekint (2-2. ábra). Ez az elrendezés energetikailag stabil, mert a foszfolipidek zsírsavláncai közötti hidrofób kölcsönha­ tások összetartják a két lipidréteget, ugyanakkor a lipid kettősréteg két külső hidrofil felszíne jól illeszkedik a külső vizes környezetbe. A membránt felépítő lipidek legjellegzetesebb képviselői a foszfolipidek. Ezek olyan összetett molekulák, amelyek­ ben a glicerin két reaktív csoportjához egy-egy zsírsavlánc, míg a harmadik reaktív csoportjához foszfát csoporton ke­ resztül többnyire nitrogéntartalmú hidrofil csoport („fejcso­ port”: etanolamin, kolin, szerin vagy inozitol) kapcsolódik. Az így létrejött foszfolipidek neve: foszfatidil-etanolamin, foszfatidil-szerin, foszfatidil-kolin, foszfatidil-inozitol. Ezek mellett a sejtmembránban glikolipideket, szfíngolipideket és koleszterint is találunk (lásd biokémia).

A membrán félfolyékony rendszer. A lipidrétegeken belül az őket alkotó lipidmolekulák testhőmérsékleten igen moz­ gékonyak, oldalirányban egymás mellett gyorsan elmozdul­ hatnak („laterális diffúzió”), tengelyük körül pöröghetnek, zsírsavláncaik kitérhetnek, ami a membránnak nagyfokú di­ namikát és plaszticitást ad („félfolyékony” rendszer, lásd biofizika). A membránt összetartó erők természetéből adó­ dik, hogy membrándarabok, lipid kettősrétegek vizes kör­ nyezetben begörbülnek, majd szabad szélükön összezáród­ va hólyagokat, ún. vesiculákat alkotnak. Ennek megfelelő­ en a sejtben nem találunk szabadon lebegő membrándara­ bokat, a membránok mindig lument zárnak körül.

Diffúziós gát. A lipid kettősréteg felépítéséből követ­ kezik, hogy a lipidmolekulák aránylag szorosan illesz-

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

29

ÉPÍTŐELEME

lipid kettős réteg

2-2. ábra

#

A membrán alapszerkezete (folyékony mozaik modell)

kednek egymás mellé, és a kettősréteg belseje folyamatos hidrofób réteget képez, amely diffúziós gátat jelent szá­ mos molekula és ion számára. Ez a barrier tulajdonság a membrán egyik alapvető jellegzetessége és funkciója, melynek révén a sejt elhatárolódik a környezetétől, meg­ akadályozza anyagok szabad kicserélődését a cytoplasma és a külső környezet között. így megvan annak a lehe­ tősége, hogy a sejt a membránba épített fehérjék révén maga szabja meg saját belső környezetének összetételét. A diffúziós gáton csak lipidoldékony, hidrofób moleku­ lák (pl. szteroid hormonok), valamint egészen kis mole­ kulák (víz, gázok stb.) jutnak át, míg töltéssel rendelkező részecskék (ionok), poláros, nagyobb hidrofil molekulák és makromolekulák szabad diffúziója gátolt (lásd részle­ tesen a biokémia, biofizika, biológia, élettan fejezetei­ ben). A diffúziós gát létrehozása mellett a membrán lipidjeinek egyéb szerepük is lehet. így pl. a legtöbb integráns membránfehérje (Iád alább) funkcióképes konformációját csak megfelelő lipidkörnyezetben tudja fenntartani. Ezen túlmenően egyes lipidek (foszfatidil-szerin) fejcsoportja ne­ gatív töltést hordoz, és ezáltal a membránfelszín elektro­ mos töltéséhez járul hozzá. A foszfatidil-inozitol esetében a fejcsoport lehasításával jelátvivő molekula (IP3) válik sza­ baddá, miáltal ez a lipid az egyik fontos szignáltranszdukciós útvonalban játszik fontos szerepet.

2.2.2. A sejtmembrán szerteágazó funkcióit a fehérjék szabják meg A sejt számára a környezettől való teljes elzárkózás a biztos halált jelentené, ezért a sejt a lipid kettősréteg által létrehozott gáton (többnyire ellenőrzött) kapukat tart fenn, valamint biztosítja kapcsolatát a külvilággal. Erre a célra szolgálnak a membránba épített vagy annak vala­ melyik felszínéhez kapcsolódó fehérjék {membránfehérjék). 1. Integráns membránfehérjék. A membránfehérjék nagy része mélyen beleér a membrán belsejébe (legtöbb­ ször teljesen átéri a membránt), ami csak úgy lehetséges, hogy a fehérjéknek a membránon áthaladó szakaszai hidrofób tulajdonságúak, és így jól beleilleszkednek a

2-3. ábra

#

Néhány integráns membránfehérje helyzete a memb­ ránban. A: a membránon l x áthaladó peptidlánc. B: a membránon többszörösen áthaladó peptidlánc, C: zsírsav­ lánccal kihorgonyzott fehérje. D: gliközil-foszfatidil-inozitoI (GPI) horgonnyal a membránhoz kötött fehérje.

membrán hidrofób belsejébe (2-2., 2-3. ábra). Az ilyen ún. integráns membránfehérjék csak a lipid kettősréteg detergensek vagy szerves oldószerek révén történő meg­ bontásával nyerhetők ki a membránból, egyébként na­ gyon stabilan ülnek benne. Intramembrán részecskék. Sok integráns membránfe­ hérje polipeptidlánca akár többször is áthalad a membrá­ non, a membránfelszíneken különböző nagyságú hurkokat képezve. Nagyobb tömegű integráns membránfehérjék az elektronmikroszkópban az ún. fagyasztva-töréses mód­ szerrel láthatóvá tehetők. A fagyasztott szövetet eltörjük és a törésfelületről árnyékolt replikát készítünk, amelyet az elektronmikroszkópban vizsgálunk. A membránok ezzel a módszerrel hidrofób belső síkjukban hasadnak, és az így szabaddá váló hasadási felületen az integráns membránfe­ hérjék kis szemcseszerű részecskékként („intramembrán részecskék”) figyelhetők meg (1-21. ábra).

Az integráns membránfehérjék a sejt és környezete sokoldalú kapcsolatában fontos szerepet játszanak. A legfontosabbak: a karrierek, csatornák, receptorok, a sejt és környezete tartós vagy átmeneti mechanikai kapcsolatát biztosító, vagy a sejtfelismerésben szere­ pet játszó membránfehérjék. Karrierek, pumpák. Anyagoknak a membrán egyik oldalá­ ról a másikra történő átjuttatásában az ún. karrier memb­ ránfehérjék (transzporterek) játszanak szerepet. Ezek az át­ juttatandó anyagot megkötik, majd a fehérje konformá­ cióváltoztatásával a membrán másik oldalán engedik sza­ badon. Ha az anyag koncentráció-grádiens mentén (tehát a nagyobb koncentráció felől a kisebb koncentráció felé) jut át, akkor passzív transzportról (facilitált diffúzióról) van szó. Ennek egyik legjobban felderített példája a glukóztranszporter(GLUT), a mely a sejtek glukóz felvételét teszi le­ hetővé. A felvett glukóz a sejtben gyorsan foszforilálódik és lebontódik, miáltal a glukóz koncentrációgrádiense fenn­ marad és a glukóznak a sejtbe való transzportja folyama­ tos. Amennyiben az átvitel koncentráció-grádiens ellenében történik, akkor ez munkavégzést jelent, melyhez energia kell (aktív transzport, membránpumpák). A membránpum­ pák legklasszikusabb példája a Na+,K+-ATPáz. Itt az ak­

30 tív transzporthoz szükséges energiát a pumpa az ATP hasí­ tásból nyeri, ennek segítségével a sejt belseje felől 3 Na-iont pumpál ki az extracellularis térbe, és 2 K-iont hoz be. Ugyancsak ATP-hasításból kapja az energiát a Ca-pumpa (sejtmembránban, az endoplasmás reticulumban és az izom sarcoplasmás reticulumában), vagy a K+H+-ATPáz a gyomor fedősejtjeiben. Az ATP-t energiaforrásként hasz­ náló pumpák hidrofób molekulákat is képesek koncentrációgrádienssel szemben átszállítani a membránon. Ilye­ nek az ABC-transzporterek, melyeknek mind bizonyos sej­ tek normális funkcióiban (foszfolipidek, epesók, bilirubin, retinái stb. transzportja), mind pedig rákos sejtek kemoterá­ piás kezelésében (a kemoterápiás szert a rákos sejt eltávo­ lítja) igen jelentős szerepe van. Az aktív transzport másik energiaforrása a korábbi pumpatevékenység által létreho­ zott egyenlőtlen ioneloszlás, amely potenciális energiát je­ lent. A transzportfehérjék segítségével kontrolláltan történő ionvisszaáramlás olyan energiát tesz szabaddá, amely fel­ használható anyagok egyik vagy másik irányban történő pumpálására (másodlagos aktív transzport). A Na+K+-ATPáz tevékenysége következtében létrejött nagy extracellularis Na+-koncentrációt egyes pumpák felhasználják arra, hogy pl. glukózt szivattyúzzanak be, vagy H-iont pumpáljanak ki a sejtből (pl. Na+-glukóz symport, Na+H+-antiport).

Csatornák. A transzporterektől különböznek az ún. csator­ nafehérjék, amelyeknek (vagy több fehérjealegység által képezett komplexnek) a belsejében hidrofil csatorna van je­ len. Ez a csatorna koncentrációgrádiens mentén bizonyos anyagokat enged át. Egyes csatornák állandóan nyitottak, legtöbbjük azonban csak időlegesen nyitott vagy zárt. A nyi­ tott vagy zárt állapotot a fehérje aktuális konformációja szabja meg, amelyet külső, szabályozó tényezők befolyásol­ nak. A csatornafunkciójú membránfehérjéknek legtípuso­ sabb képviselői az idegrendszerben nagy szerepet játszó ioncsatornák. A csatornák nyitottságát vagy zártságát ki­ sebb szabályozó molekuláknak a csatornafehérjéhez való specifikus hozzákötődése szabályozhatja. Ezek lehetnek in­ gerületátvivő anyagok, mint pl. az acetilkolin, amely a postsynapticus membránban található acetilkolin-receptorhoz kötődve kationokat átbocsátó csatornát nyit meg, miáltal a membrán helyileg depolarizálódik (ligandfüggő ioncsator­ na). Bizonyos csatornákat ciklikus nukleotidok tartanak nyi­ tott állapotban, mint pl. a foto receptorsejtek cGMP-függő kationcsatornáit (nukleotidfüggő csatorna). Más csatornák esetében a csatorna a környezetben történő feszültségvál­ tozásokra nyílik meg (feszültségfüggő ioncsatornák), ilyen például az ingerületvezetésben nagy szerepet játszó ún. fe­ szültségfüggő nátriumcsatorna vagy a neurotranszmitter felszabadulását elindító feszültségfüggő Ca2+-csatorna. Egyes érzékszervekben az érzéksejtek ioncsatornái a membrán meghúzódására, tehát mechanikai hatásokra nyílnak ki (mechanikusan szabályozott csatornák, pl. a hal­ ló- és egyensúlyozószerv szőrsejtjeiben).

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

ÉPÍTŐELEME

(fényinger, mechanikai inger stb.). Membránreceptorok nemcsak jelátviteli láncok kiindulópontját képezhetik, ha­ nem közreműködhetnek különböző anyagok, részecskék specifikus megkötésében és ún. receptormediált endocytosissal a sejtbe történő felvételében is (lásd ott)

Adhéziós molekulák. A sejtek felszíne az a felület, mely­ nek révén a sejtek felismerik egymást, egymással specifi­ kus kapcsolatba léphetnek. A sejtfelszín egyediségét az oda beépített molekulákból létrejövő mintázat szabja meg. így pl. a specifikus sejttársulásokban a különböző sejtad­ héziós m olekulák játszanak döntő szerepet. Hasonló funkciójú molekulák felelősek sejtek tartós összekapcsolá­ sáért az ún. sejtkapcsoló struktúrákban (pl. okkludin és klaudin a zonula occludensben, lásd sejtkapcsoló struktú­ rák). Végül megemlítjük a sejteknek az extracellularis mát­ rixhoz (kollagén, lamina basalis, proteoglikánok stb.) való kapcsolódását, ahol a sejtmembránban elhelyezkedő, re­ ceptor jellegű integráns membránfehérjék (integrinek) ját­ szanak vezető szerepet, és a sejthártyán keresztül hidat ké­ peznek az extracellularis mátrix komponensei, valamint a sejtváz között.

Sejtfelismerés. A sejtfelszín egyes molekulái jelként funk­ cionálhatnak (jelfunkciójú integráns membrán fehérjék) egy szomszédos, vele kapcsolatban álló másik sejt számá­ ra, mely membránjában az előbbi jelmolekulát felismerő re­ ceptort tartalmaz. Ez a sejtkontaktus által biztosított jel-re­ ceptor kapcsolat információátadást tesz lehetővé azáltal, hogy jelátviteli lácot indít be a második sejtben, ez viszont géneket szabályozhat, és hozzájárul pl. a sejt differenciáló­ dásához. Ilyen mechanizmusok működnek a fejlődés folya­ mán ideg-ideg, illetve ideg-izom kapcsolatok létrejöttében. Ugyancsak az integráns membránfehérjék közé tartoznak annak a molekuláris rendszernek a tagjai, amelyek a sa ­ já t-n e m saját m egkülönböztetésben, az im m unoló­ g ia i identitásban, az antigén prezentációjában játsza­ nak szerepet (lásd immunológia).

2. Perifériás membránfehérjék. Ezek a membránfehérjék aránylag lazán kötődnek a membrán egyik vagy másik felszínéhez és onnan egyszerű kezeléssel levá­ laszthatók. Többnyire valamilyen integráns membránfe­ hérjéhez kapcsolódnak (2-4. ábra). A perifériás memb­ ránfehérjék gyakran játszanak szerepet a sejtváz egyes elemeinek (pl. aktin, spektrin, intermedier filamentuperifériás glikoprotein

Receptorok. Az anyagtranszport mellett az integráns membránfehérjéknek még számos más, igen fontos funkci­ ójuk lehet a sejt és környezete kölcsönhatásában. A soksej­ tű szervezet által megszabott szőkébb környezethez, illetve a tágabb környezethez való alkalmazkodás azt igényli, hogy a sejt rendelkezzék környezeti információk érzékelésére, „megértésére”szolgáló specifikus molekulákkal. Ezek több­ sége a sejthártyába beépített molekula, ún. membránre­ ceptor. A receptorok a megfelelő, specifikus jelre konfor­ mációváltozással, aktiválódással reagálnak, és a membrán cytoplasmaticus oldalán sok tagból álló jelátviteli láncot in­ dítanak be (lásd jelátvitel, biológia, biokémia, élettan). A környezetből érkező jelek többsége kémiai (hormon, neuro­ transzmitter, növekedési és differenciálódási faktor, kemotaktikus anyag, antigén, íz- és szagmolekula, a vér ionjai, más sejtek felszíni molekulái stb.), kisebb részük fizikai

glikoprotein

glikolipid

proteoglikán

2-4. ábra A glycocalixot felépítő molekuláris elemek: integráns membrán glikoprotein, perifériás glikoprotein, membrán proteoglikán, glikolipid.

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

31

ÉPÍTŐELEME

mok) a membrán cytoplasmaticus felszínéhez való kihor­ gonyzásában, azáltal, hogy egyik kötőhelyükkel a sejtváz filamentumát, másikkal pedig egy integráns membránfe­ hérjét kötnek meg. Ezzel szemben más perifériás memb­ ránfehérjék (pl. a jelátvitelben fontos szerepet játszó proteinkináz C és az ún. nagy GTP-kötő fehérjék, a membránfúziókban fontos rab fehérjék stb.) csak időle­ gesen, funkcionális állapotuktól függően kötődnek a membránhoz, vagy válnak le róla.

2.2.3. Glycocalix A sejthártyának az extracellularis tér felé néző felszí­ ne számos szénhidrátkomponenst tartalmaz (2-4. ábra). A membrán ezen külső felszínén található szénhidrát-tar­ talmú komponensek együttesét összefoglaló névvel glycocalixnak vagy sejtburoknak nevezzük. Ezek a többnyire rövid szénhidrátláncok a membrán keletkezése során a Golgi-apparátusban (illetve egyes esetekben már korábban, az endoplasmás reticulumban) jutnak rá meg­ felelő glikoziláló enzimek segítségével a membránkom­ ponensekre, legtöbbször a fehérjékre (membrán-glikoproteinek). Az ilyen glikoproteinek oligoszaccharid lán­ cai mindig a membrán külső oldalán találhatók meg. Ugyanez vonatkozik a membrán glikolipidjeire is. A membrán-glikoproteinek és -glikolipidek mellett szén­ hidrátláncokat (glukózaminoglikánokat) tartalmazhat­ nak egyes, integráns fehérjeként a membránba épített proteoglikánok (pl. szindekán), valamint az ugyancsak ide lazán asszociálódó egyéb proteoglikánok is. Egyes sejtek felszínén ez a burok különösen fejlett lehet (így pl. a vékonybélhámsejtek lumen felé eső felszínén) és elekt­ ronmikroszkóppal finom filamentaris struktúrákból álló rétegként (fuzzy coat) jelenik meg. A glycocalix szerepéről még ma is keveset tudunk. Felté­ telezések szerint szerepe van a sejtfelszín külső hatások el­ leni védelmében, pl. azáltal, hogy a bontó enzimeket (pl. proteázokat) nem engedi hozzáférni a sejt külső felszínén lévő vagy oda, a membránból kiérő fehérjékhez. Kétségtele­ nül hozzájárul egyes sejtek antigén sajátságaihoz (pl. vörösvértesten a vércsoport antigének), vagy egyes receptor­ molekulák specifikus kötőképességéhez. Szénhidrátban, valamint savas csoportokban való gazdagsága miatt elekt­ ronmikroszkópos hisztokémiával (lektinekkel, pozitív tölté­ sű fémkolloidokkal (2-1B. ábra) láthatóvá tehető.

nak, és így a membrán többi részétől eltérő összetételű, szerkezetű, ún. membrándoméneket hoznak létre. Ilyen különleges összetételű membrándomének for­ dulnak elő sejtkapcsoló struktúrákban, idegi synapsisokban vagy hámsejtek apicalis membránja esetében. Az utóbbiban az apicalis és a basolateralis membrándomén közötti fehérjekeveredést a két területet egymástól elha­ tároló és a laterális diffúziót gátló zonula occludens (tight junction) akadályozza meg (2-87. ábra). Mikrodomének. A sejtmembránban előforduló kis (50-többszáz nm), foltszerű területek, amelyek összetéte­ le különbözik a membrán egyéb területeitől. Gyakran lipid-összetételük is eltér nagy koleszterin, gliko- és szfíngolipid tartalmuk miatt. A hurkos gödör (coated pit), vagy a membránról lefüződött állapotában az ún. hurkos vesicula (coated vesicle) átmenetileg létrejövő mikrodomén. Ez a cytoplasma felé betüremkedő kis membránterület gazdag specifikus receptorokban, melyekhez a cytoplasma felöli oldalon átmenetileg adapter fehérjék, ezekhez pedig ún. clathrin fehérjék kapcsolódnak (clathrinburok, 2-41. és 2-43. ábra). A hurkos vesiculák a membránról való lefűződésükkel, vagy azzal történő fúziójukkal fontos szere­ pet játszanak a vesicularis transzportban (55. oldal). Caveolák. A sok sejtféleségen megtalálható ún. caveolák jellegzetes mikrodomének, amelyek a membránnak a cytoplasma felé irányuló gömbölyded vagy palack ala­ kú, 50-100 nm átmérőjű betüremkedései (2-5. ábra). Jel­ legzetes fehérjéjük a 21-24 kD tömegű kaveolin, amely a membrán cytoplasmaticus oldalán egy haj tűszerű hidrofób hurokkal beágyazódik a membrán hidrofób belsejébe és ott a koleszterinnel képez kapcsolatot. A caveolin mo­ lekulák a membránból kilógó végükön egymással dimerekké, majd oligomerekké társulnak, melyekhez még a koleszterinen kívül egyéb lipidek (gliko- és szfingolipidek) is kapcsolódnak. Az így létrejövő szupramolekuláris struktúra nagyrészt hidrofób tulajdonságú, detergensekben nehezen oldható mikrodomén, melybe külön­ böző membránfehéijék gyűjtődnek be (pl. glikozilfoszfatidil-inozitol horgonnyal rendelkező receptorok, jelát­ viteli molekulák, 2-6. ábra). A caveolák funkciója még nem egyértelműen tisztázott. Közreműködhetnek anya­ goknak a sejtbe történő felvételében, átszállításában (endocytosis, transcytosis), egyes lipideknek az apicalis membrán felé irányuló szelektív transzportjában, sőt, esetleg jelátviteli folyamatok szabályozásában is.

2.2.4. Membrándomének A membrán fehérjéi és lipidmolekulái a membrán sík­ jában folyamatos oldalirányú diffúziós mozgásban van­ nak. Ez azt jelenti, hogy a sejthártyába bevitt membránfe­ hérjék szétdiffundálnak a membránban, ahol bizonyos idő múlva egyenletesen oszlanak el. A membránfehérjék homogén eloszlása alól kivételt képeznek azok a memb­ ránterületek, ahol a membránfehéijék egymáshoz vagy a membrán melletti struktúrákhoz (pl. cytoskeleton, extra­ cellularis mátrix, egy másik sejt felszíne) kihorgonyzód-

2-5. ábra Caveolák simaizomsejt-memránjában (100 000 x )

#

32

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

ÉPÍTŐEL EM E

GPI horgonyú fehérje

Caveola molekuláris szerkezete. Jellegzetes eleme a kaveolin, a membránba a cytoplasma felől hajtűszerűen benyúló fe­ hérje, amelyhez a membránban koleszterin és számos más, a kaveolin által begyűjtött fehérje csatlakozik.

A caveolákat kapcsolatba hozták kóros folyamatok kialaku­ lásával is. így pl. az agyat megtámadó priori betegségben egy prion nevű fehérjének a betegséget okozó scrapie for­ mába történő átalakításában a caveolába zárt fehérjék játszhatnak szerepet, de bizonyos vírusok és mikrobiális toxinok is caveolák révén juthatnak be a sejtbe. Adatok van­ nak arra is, hogy az Alzheimer-kórban az ún. szenilis plakkokokat alkotó p-amiloid előalakja is a caveolákban halmozódik fel.

Az ún. lipidtutajok (lipid rafts) speciális lipidösszetételű kis membránterületek, amelyek merevebbek a környező membránfelülethez képest, és mint tutajok, úsznak abban. Különleges összetételüknél és szerkeze­ tüknél fogva specifikus (jelátvivő és jelátalakító) fehérjé­ ket gyűjthetnek be.

2.3. SEJTMAG A sejt számára a sejtmag tartalmazza azt az „adatban­ kot”, amely minden, a sejt életéhez szükséges informáci­ ót tartalmaz. Az információk igen hosszú, láncszerű mak­ romolekulába, a dezoxiribonukleinsavba (DNS) vannak „beleírva”, és innen íródnak át szükség esetén egy kissé eltérő másik nukleinsavra, a ribonukleinsavra (RNS). Következő lépésként az információ az RNS-ről „fordí­ tódik át” a fehérjék aminosavakból álló „nyelvezetére” a cytoplasmában. Ez a génkifejeződésnek (génexpressziónak) nevezett információáramlás a molekuláris biológia, molekuláris genetika központi problémaköre (lásd rész­ letesen a megfelelő tankönyvekben). A sejtmag részei. A sejt DNS-állománya a cytoplasmától elkülönülten, maghártyával határolt komparti-

mentumban, a sejtmagban helyezkedik el. Az ilyen való­ di sejtmaggal bíró sejteket eukaryota sejteknek nevez­ zük, szemben a sokkal primitívebb felépítésű és kisebb, ún. prokaryota sejtekkel (pl. baktériumokkal), ahol a DNS szabadon van jelen a cytoplasmában. A sejtmag tö­ megének legalább a felét a DNS teszi ki, amely fehéijék segítségével részlegesen összecsomagolódva fénymikro­ szkóppal is látható, erősen festődő állományt alkot (kromatin). A kromatinon kívül a sejtmagban még más komponenseket is találunk, pl. egy sor fehérjét, amelyek a DNS kettőződésében (replikáció), az információk átírá­ sában (transzkripció) és ezek szabályozásában, a mag mechanikai felépítésében, a maghártya alkotásában vesz­ nek részt, valamint különböző RNS-molekulákat és azok fehérjékkel alkotott komplexeit. Egy RNS-ben különö­ sen gazdag terület a sejtmag fénymikroszkópos képén sö­ téten festődő rögöcske formájában látható, ez a magvacska (nucleolus). Ezen a helyen a ribosomális RNS génjei és az azok körül felhalmozódó nagymennyiségű rRNS és ribosoma-előalakok találhatók. A sejtmag alakja. A sejtmag különféle alakot vehet fel, melyek közül leggyakoribb a gömbölyű forma. Gyak­ ran követi azonban a sejt alakját, így pl. a hengerhámban kissé megnyúlt, óvóid, simaizomsejtekben orsó vagy pál­ cika alakú, lelapult sejtekben pedig lapos. A maghártya betüremkedései révén a sejtmag vese alakú, vagy sok sejtben lebenyezett is lehet. Ez az állapot a vér jellegzetes fehérvérsejtjeiben, a neutrophil granulocytákban extrém fokot is elérhet, amikor a mag több kisebb darabra szeg­ mentálódik, amelyeket hidak kötnek össze (karéjozott vagy szegmentált mag). Gyakori elrendeződés, amikor a mag felszíne az egyik helyen behúzódik, és ezt a cytoplasma-területet a sejtközpont (60. oldal) foglalja el.

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

33

ÉPÍTŐELEME

2.3.1. Kromatin A diploid emberi DNS teljes hossza 2 méter, amely 46 kromoszómába van szétosztva. A testünket felépítő min­ den egyes (szomatikus) sejtben tehát ilyen DNS- mennyi­ séget kell elhelyezni. Ha meggondoljuk, hogy egy átla­ gos sejt átmérője 15 pm körül van, viszont még a legrövi­ debb kromoszóma DNS hossza is 17 mm (!), az elhelye­ zés szinte megoldhatatlannak látszik. Súlyosbítja a prob­ lémát, hogy a DNS replikációjával ez a mennyiség a dup­ lájára nő, valamint a sejt osztódásakor a két diploid kro­ moszómakészletet a két leánysejtbe kell szétosztani. A kérdés megoldására az evolúció során az eukaryota sejt­ ben külön csomagolási mechanizmus fejlődött ki, amely­ nek eredményét kromaúnnak nevezzük. A kromatin a fénymikroszkópban bázikus festékekkel erősen festődő (basophil) hálózatos vagy tömör állomány. A basophil festődésért a DNS negatív töltést hordozó foszfát- cso­ portjai felelősek, amelyek a pozitív töltésű (bázikus) fes­ tékmolekulákat kötik meg. A kromatin molekuláris szerkezete. A kromatin szerkezetének lényege az, hogy a fonálszerű DNS sok­ szorosan feltekeredik, és így térbelileg kompakt struktú­ rát hoz létre (2-7. ábra). A feltekeredésben különböző fe­ hérjék játszanak közre, amelyeknek csupán egy részét is­ merjük alaposabban. A feltekeredés első szintjén a DNS kettős szál egy darabja egy lapos ellipszoid testecske mindkét oldalán egy-egy hurkot képez. A testecskét (core partiele) négy kis bázikus fehérje, hisztonmolokula alkot­ ja (H2A, H2B, H3 és H4 jelű hiszton fehérje, mindegyik két példányban). A testecske a rátapadó két DNS-hurokkal az ún. nucleosoma. A nucleosomák között a DNS rö­ vid, fel nem tekeredett összekötő szakaszok (linkerek) formájában marad meg. A DNS ilyen állapotban a gyöngyfüzérhez hasonlít, és nagyfeloldású elektronmik­ roszkópos képen is jól megfigyelhető. Egy hosszan meg­ nyúlt ötödik hisztonmolekula (H l) a nucleosomákon híd-

i

2 nm

^ 11 nm

30 nm

2-7. ábra

•

A kromatin alacsonyabb szerveződési szintjei. A DNS hisztonokból álló komplexhez tapadva két hurkot alkot (nucleosoma), a nucleosomák szorosan egymás mellé hú­ zódnak, majd ez a fonálszerű struktúra tovább csavarodik egy még vastagabb kromatinfonalat (solenoid) képezve.

eukromatin

2-8. ábra

heterokromatin

#

Eukromatin és heterokromatin fejlődő vérsejtekben. (Csontvelőkenet May-Grünwald-Giemsa-festéssel, 1000x )

szerűen átnyúlva azokat összehúzza, és így egy szorosan egymás mellé illeszkedő nucleosomákból álló, 11 nm vastag fonálszerü szuperstruktúra keletkezik, amely a DNS-fonál hosszát most már 5-10%-ra csökkentette. A DNS kondenzálódásának második szintjét az jelenti, mi­ kor a l l nm-es fonál spirálisan tovább tekeredve egy kb. 30 nm-es ún. kromatinfonalat (szolenoidot) hoz létre. A csomagolás harmadik szintjén a kromatinfonál egy fehér­ jékből álló mátrix mentén hurkokba rendeződik úgy, hogy a hurkok a mátrix tengelyére merőlegesen minden irányban kiállnak (kromatinköteg). Heterokromatin és eukromatin (2-8. és 12-1. ábra). Az extrém fokban feltekeredett DNS a hozzátartozó fe­ hérjékkel olyan nagyságú és tömöttségű struktúrát tud létrehozni, hogy az nemcsak elektronmikroszkóppal, ha­ nem fénymikroszkóppal is jó l kivehető {heterokromatin, 10-11. ábra, lymphocyta). A tömörítés legfelsőbb fokán egy-egy kromoszómában a DNS akár tízezerszeresére rö­ vidül és a fénymikroszkópban most már néhány pm hosszúságú, pálcikaszerű testecskének látszik (a metafázis-kromoszóma kromatidja, lásd később). Amint izotóp­ pal jelölt uridinbeépülési vizsgálatok mutatják, a heterokromatinban nem folyik RNS-szintézis. Mikor a sejt tel­ jesen beszünteti génexpressziós tevékenységét, a hetero­ kromatin az egész sejtmagot teljesen kitöltheti; erre talá­ lunk példát a fejlődő vörös vérsejtben a sejtmag kilökődé­ se előtt. A DNS-tömörítés legfelső fokát a spermium fejét képező maganyag jelenti, ahol a DNS szinte kristályos szerkezetet vesz fel a hisztonokat helyettesítő, kis bázi­ kus fehérjék, a protaminok közreműködésével. A heterokromatinnak hagyományosan két formáját különböztetik meg. Az ún. konstitutív heterokromatin a sejt egész élete alatt fennáll, és a DNS-állománynak ez a része végig inaktív állapotban marad. Ezzel szemben az \m. fakulta­ tív heterokromatin adott jelre fellazul, és letekeredve eukromatinná alakulhat át. Az átlagos sejt magjában a heterokromatin mellett a kromatinnak többi része kevésbé kompakt, laza szerkeze­ tű és a feltekeredés alacsonyabb szintjén van. Ez az ún. eukromatin a DNS nagyobb hozzáférhetőségét és ezzel

34

A

gének átírását teszi lehetővé. Olyan sejteket, amelyekben intenzív és sokirányú szintetikus tevékenység folyik, ál­ talában kiterjedt eukromatin és ennek megfelelően laza szerkezetű sejtmag jellemez (9-4. és 2-9. ábra).

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

ÉPÍTŐELEME

A sejtmag váza. A magban lezajló szintetikus folyamatok

A laza szerkezetű kromatin tágasabb helyet igényel, ezért az ilyen sejtek magja többnyire nagyobb térfogatú a nyugvó (vagy alacsony aktivitású) sejtek magjával szemben. Ezt a jelenséget a kísérletes szövettan korai időszakában fel­ használták a sejtek aktivitásának megállapítására.

gyakran koncentrálódnak a mag kitüntetett pontjaira („replikációs, illetve transzkripciós gyárak”). Ez felvetette annak a lehetőségét, hogy az ezekben a folyamatokban részt vevő szupra-makromolekuláris komplexek rögzítettek, és inkább a DNS vagy kromoszóma mozog rajtuk keresztül. Ebben az esetben viszont fel kell tételezni egy olyan térbeli struktúrát (feltehetőleg filamentaris szerkezetű magvázat), amelynek egyes pontjaihoz az említett „gyárak” ki vannak horgonyoz­ va. A magváz létét egyelőre még nem sikerült egyértelműen bizonyítani.

A mag belső szerveződése. A kromatin a magban szorosan egymás mellett elhelyezkedő és részlegesen fel­ lazult kromoszómákból tevődik össze. A kromoszómák legalább egyik végükkel a magburok belső felszínéhez horgonyzódnak ki. Feltehetőleg ez az oka annak, hogy a mag széli részén, a magburok belső felszínéhez közel gyakran látunk kromatintömörülést. Kimutatható, hogy a mag belső terében egy-egy kromoszómának körülírt terü­ letfelel meg. Az ilyen területek közötti járatok valószínű­ leg diffúziós utakként funkcionálnak, és mivel gyakran vezetnek a magpórusok felé is, szabaddá teszik az utat a nucleo-cytoplasmaticus transzport során a magba beju­ tott vagy az abból kifelé tartó molekulák számára.

Kromatinmintázat. A szövettanban az egyes sejttí­ pusok jellemzésénél gyakran említik a mag kromatinszerkezetét. A hasonló funkciójú sejtek hasonló kromatinszerkezete nyilván abból adódik, hogy a funkciónak megfelelően bizonyos kromoszómák meghatározott sza­ kaszai vannak kibomlott állapotban, és ez az eu- és heterokromatin arányában, jellegzetes lokalizációjában nyil­ vánul meg. így pl. a neuron sejtmagja többnyire laza szerkezetű (eukromatikus), ennek megfelelően nagy és hólyagszerü, míg pl. a lymphocyta kicsiny magja erősen heterokromatikus. A plasmasejtben a heterokromatin tömbjei a maghártyához tapadva sugaras irányban rende­ ződnek („kerékküllő rajzolat”, 12-3. ábra).

maghártya

széli heterokromatin

magvacska

eukromatin

2-9. ábra

•

Májsejt magja elektronmikroszkópos képen. A sejtmag kromatinállománya laza szerkezetű (eukromatin), tömöttebb szerkezetű kromatin (heterokromatin) csak a maghártya belső oldalán vékony szegélyként figyelhető meg. A mag közepén (és részben egy helyen a szélén is) fejlett magvacska uralja a képet (1 1 5 0 0 x).

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

35

ÉPÍTŐELEME

2-10. ábra

$

Magburok térbeli képe a pórusok­ kal fagyasztva-töréses prepará­ tum elektronmikroszkópos felvé­ telén. A fagyasztott preparátum töré­ sekor a törésfelszín gyakran a memb­ ránok két lipidrétege között fut, és így kirajzolja a membrán lefutását. A kép nagyobb részében a maghártya belső membránjának törésfelszíne látszik, a bal szélen vékony sávként a külső membrán is előtűnik. Jól látszik a pó­ rusok eloszlása (11 7 0 0 x).

külső membrán

belső membrán

magporus

2.3.2. Maghártya, magpórusok A maghártya részei. A mag állományát az ún. m ag­ h á rtya (m a g b u ro k) választja el a cytoplasmától (2-10. ábra). Ez csak fénymikroszkóppal látszik egyetlen hár­ tyának, elektronmikroszkóppal azonban két párhuzamos membránból áll, amelyek lapos teret fognak közre (perinuclearis tér). Ez az ún. p e rin u c le a ris cisterna sok hasonlóságot mutat a durvafelszínű endoplasmás reticulum cisternáihoz, azokkal sokszor kommunikál is, a cistema külső, cytoplasmaticus felszínéhez pedig gyakran rib o so m á k tapadnak. A cisterna belső, a kromatin felé te­ kintő felszínét egy 10 nm vastag filamentumokból álló rácsozat borítja be (m a gla m in a , la m in a fib ro s a ), és ad ezzel a maghártyának rugalmas mechanikai tartást. A filamentumok a sejtváz ún. intermedier filamentumainak családjába tartoznak (lásd ott), és a la m in elnevezésű fe­ hérjékből épülnek fel.

nyílások, ahol a külső és a belső membrán a nyílás pere­ mén átfordul egymásba (2-11. ábra). Ebbe a nyílásba il­ leszkedik bele egy hengeres, 125 milliós molekulatöme­ gű, több mint százféle fehérjéből felépülő ún. m agpórus k o m p le x (2-12. ábra). A komplex bonyolult felépítésű és nagysága következtében már elektronmikroszkóppal is tanulmányozható. Az elektronmikroszkópos képek sze-

cytoplasma

sejtmag

Laminok. Háromféle lamint különböztetnek meg, melyek közül az A- és C-lamin azonos génről származik, míg a B-lamin különálló gén terméke. A laminok egymáshoz kap­ csolódva intermedier filamentumokat képeznek, amelyek a B-lamin révén horgonyzódnak ki a magburok belső lemezé­ hez. Az intermedier filamentumok a laminok foszforilációjakor depolimerizálódnak, és csak a B-lamin marad rajta a membránon zsírsavhorgonya révén. Afoszforilációnak külö­ nös jelentősége van a sejtosztódás profázisában a maghár­ tya feldarabolódásakor.

Magpórusok. A sejtmag és a cytoplasma között in­ tenzív anyagkicserélődés áll fenn. A sejtmagból külön­ böző ribonukleinsavak, sőt ribosoma-előalakok jutnak ki a cytoplasmába, ugyanakkor számos magfehérjének kell a cytoplasma felől a magba bejutnia. Ezek a makromole­ kulák a perinuclearis cisterna speciális „kapuin”, az ún. magpórusokon keresztül transzportálódnak (2-10. ábra). A pórusok a perinuclearis cistemán keresztülhatoló kerek

pórus

maghártya két membránja

2-11. ábra

m

Maghártya keresztmetszetének elektronmikroszkó­ pos képe. Megfigyelhető a maghártya két párhuzamosan futó membránja, amelyek a pórusoknál áthajlanak egymás­ ba. A pórusok széleit sötét vonalként vékony diaphragma hidalja át, a póruskomplex vetületi képe is sejthető (48 000 x )

36

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

2-12. ábra

ÉPÍTŐELEME

•

Magpórus komplex szerkezeti váz­ lata, keresztmetszeti és térbeli áb­ rázolásban (Alberts és mtsai után) fibrillum

maghártya

lamina fibrosa anuláris alegység

rint a komplex széli részeit 8 strukturális egység képezi körben elhelyezkedve, a lumenét pedig vékony rekesz zárja el. A komplex tengelyében a rekeszt csatorna fuija át (centrális csatorna) és képezi azt az útvonalat, ahol a kifelé és befelé irányuló transzport lebonyolódik (2-13.

ábra). A komplexet a maghártya pereméhez integráns membránfehéijék rögzítik. Egy átlagos sejt maghártyájá­ ban akár több ezer ilyen pórus helyezkedik el, számuk erősen függ a sejt aktivitásától. Nucleo-cytoplasmaticus transzport. A transzport a pó­

2-13. ábra

•

Magpórusok elektronmikroszkópos képe a maghártya érintőleges metszetén. Megfigyelhető a pórusok szélét képező sötétebb gyűrű és a pórusok közepén sötét pont alakjában a centrális csatorna (45 000x ).

ruskomplex 9 nm széles központi csatornáján keresztül bo­ nyolódik le, amely kisebb molekulák passzív áthaladását engedi meg. A nagyobb makromolekulák (50 kD felett) csak aktív transzport segítségével, ellenőrzött módon szállítódhatnak át a póruson. A magba transzportálandó fehérjén olyan (7-10, főként bázikus aminosavakból álló) szekvenci­ ának, ún. m aglokalizációs je ln e k kell jelen lennie, amely a magba történő irányultságot jelzi. Ezt a szignált specifikus receptor (az a- és P-importin fehérjéből álló dimer) ismeri fel, amely a fehérjét a magpórus külső oldalához köti. A pó­ ruson keresztül való átszállítás energiaigényes folyamat, amely egy kis GTP/GDP-kötő fehérje (Ran), valamint egy NTF2 jelű másik fehérje közreműködésével bonyolódik le. Az ellenkező irányú, tehát a magból a cytoplasmába történő transzport hasonló elven történik: a szállítandó fehérjén van egy rövid aminosavszekvencia (m agexport jel), ame­ lyet egy exportin nevű receptorfehérje ismer fel. Ez ugyan­ csak a Ran fehérje segítségével szállítja ki a magból a fehér­ jét. A magba történő importnál a Ran fehérjének GDP-vel, az exportnál pedig GTP-vel kötött állapotban kell lennie. A nucleo-cytoplasmaticus transzportban az eddigi eredmé­ nyek szerint több hasonló, de nem teljesen azonos mecha­ nizmus alakult ki. Újabb adatok szerint a különböző RNSmolekulák is fehérjékhez kötődve szállíttatják át magukat a póruskomplexen a cytoplasmába (kivéve a tRNS-t, amelynél a transzportin receptor közvetlenül a tRNS-t ismeri fel).

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

ÉPÍTŐELEME

2.4. GÉNEXPRESSZIÓ ÉS AZ AZZAL KAPCSOLATOS SEJTORGANELLUMOK A sejt genetikai állománya, a sejtmagban lévő DNS csupán információs lehetőséget jelent, amely megvalósu­ lás nélkül alig ér valamit. A genetikai információ végső értelme fehérjemolekulák szintézise, amelyek az élethez szükséges funkciókat végigviszik. A DNS-en egy-egy fehérje szintéziséhez szükséges információt génnek nevezzük. Ez magában foglalja nem­ csak az aminosavak sorrendjét megszabó nukleotidsorrendet (kódoló szekvenciát), hanem azokat a regulációs DNS-szakaszokat is, amelyek révén az információ átírá­ sa ellenőrzés alatt tartható. Azt a bonyolult folyamatot, melynek során a gén információtartalma egy fehérje lét­ rehozásában valósul meg, génexpressziónak (génkifeje­ ződésnek) nevezzük. Információáramlás a DNS felől. A DNS-be írt infor­ máció mindig a régi nukleinsavlánc mellett, a bázis komplementaritásnak megfelelően szintetizálódó új nukleinsavláncra adódik át. Az utóbbi lehet DNS, ilyenkor a DNS teljes információtartalma az új DNS-re vivődik át; ez történik a sejtosztódást megelőző DNS-replikáció al­ kalmával (DNS —>DNS). Más a helyzet a génexpresszió során, amikor a DNS-nek egy fehérjét kódoló, aránylag rövid szakasza íródik át egy RNS-darabra (DNS —> RNS); ezt a folyamatot transzkripciónak nevezzük. Ez a mobilis RNS szakasz már alkalmas arra, hogy az infor­ mációt a sejtmagból a cytoplasmába, a fehérjeszintézis helyére kivigye (hírvivő, messenger RNS, mRNS). A gén-expresszió második fő lépése a cytoplasmában törté­ nik, amikor a mRNS mentén a nukleinsav bázis-tripletjeinek megfelelően új fehérjelánc szintetizálódik. Az információ itt tehát egy lineáris adathordozóról (nukleinsavról) egy másik lineáris adathordozóra (polipeptidláncra), azaz a nukleinsavak nyelvéről a fehérjék nyel­ vére „fordítódik át” (mRNS —>fehérje). Ezen transzláci­ ónak nevezett folyamat során tehát olyan polipeptidlánc alakul ki, ahol az aminosavak sorrendjét a nukleinsav bázistripletjeinek a sorrendje határozza meg. Az aminosavsorrend viszont döntően determinálja a fehérje má­ sodlagos, harmadlagos szerkezetét és ezzel a fehérje bio­ lógiai sajátságait. Sokszorozódás. A génepresszió egy-egy fázisa során egy kópiáról sok kópia készíthető. Tegyük fel, hogy egy génről 10 db mRNS íródik át, mindegyik alapján pedig újabb 10 fe­ hérje szintetizálódik. Ez már egy génről 10x10, tehát 100 fehérje képződését eredményezi, ami igen hatékony sokszorozódást jelent. Ez magyarázza, hogy bár a legtöbb fe­ hérjének csupán 1 génje van, a termelt fehérje mennyisége igen tetemes lehet.

2.4.1. Transzkripció A transzkripció alkalmával a DNS mentén RNS szin­ tetizálódik. Az R N S abban különbözik a DNS-től, hogy a dezoxiribózt ribóz, a timin bázist uracil helyettesíti, és a

37 keletkező RNS egy szálú. Információs tulajdonságát ille­ tően azonban az RNS egyenértékű a DNS-sel, mert az uracil éppúgy párosodik az adeninnel, mint a timin, és az RNS hasonló elvek szerint szintetizálódik a DNS men­ tén, mint a DNS. Az RNS-szintézis, hasonlóan a DNS-szintézishez, a báziskomplementaritás alapján történik, tehát a DNS bá­ zisokhoz a képződő új lánc komplementer bázisai illesz­ kednek (G-C, A-U, C-G, T-A). A másik hasonlóság, hogy a beépülő új nukleotid mindig a már elkészült nukleinsav-lánc 3 ’ végéhez épül hozzá, a lánc ezen a végén növekszik. Végül alapvető hasonlóság, hogy a szintézist itt is egy több fehérjéből felépülő polimeráz-komplex végzi, melyet itt RNS-polimeráznak nevezünk. Az RNS-polimeráznak a transzkripció során a DNS kettős szálát egy rövid szakaszon szét kell feszítenie ahhoz, hogy a kódoló DNS-szálon a bázisok mintázata hozzáférhetővé vál­ jék. Csak így juthatnak ide a komplementer nukleotidok, amelyeket azután a polimeráz lánccá köt össze. A DNS ket­ tős szálnak a nukleoszómára való rátekeredése nem jelent akadályt az RNS-szintézisben. A szintézis előrehaladtával az RNS-polimeráz tovább mozog a DNS mentén, miközben az új RNS-szál egyre hosszabbodik.

Könnyen belátható, hogy a két DNS-szál közül csak az egyik tartalmazhatja az értelmes információt szolgál­ tató, fehérjét kódoló szakaszt (kódoló szál), míg az ezzel komplementer szakasznak nincs kódoló jelentősége. Ugyancsak nyilvánvaló, hogy a kódoló szálon pontosan jelölve kell lennie a fehérjét kódoló szakasz elejének, illetve végének (start- és stopjel), mert különben egyet­ len bázisnyi eltolódás egyik vagy másik irányban alapjai­ ban változtatná meg a végtermék fehérjeszerkezetét (nem mindegy, hogy a tripletek leolvasása melyik bázisnál in­ dul!). A transzkripció kezdetét (és egyben a kódoló szá­ lat) a gén előtti DNS-szakasz (promotor) jellegzetes bá­ zissorrendje szabja meg, ahová az RNS-polimeráz ráil­ leszkedik. A polimeráz rákötődéséhez azonban előbb ezen DNS-szakaszhoz fehérjék (általános transzkripciós faktorok) asszociálódnak és készítik elő a terepet az RNS-polimeráz számára, egyben pozícionálják a polimerázt a DNS-en, hogy a leolvasás pontosan az első bá­ zisnál kezdődjék. Az RNS-szintézis végét egy több bázis sorrendjéből álló stopjel jelzi a DNS-en. A létrejött új RNS (primer transzkriptum) azonban még nem kész, hanem többféle módosításon esik keresztül. Az egyikféle módosítás az RNS végeit illeti. Az 5 ’ véghez egy guanin nukleotid kö­ tődik, de a szokotthoz viszonyítva megfordított helyzet­ ben (5’-5’). Ez a metil-guanozindifoszfát „sapkát” képez a mRNS 5’ végén, és a későbbi transzláció alkalmával jelzi a ribosoma számára a mRNS 5’ (kezdeti) végét. Vál­ tozás történik a mRNS 3’ végén is, ahová egy enzim (poli-A-polimeráz) számos adenil nukleotidot polimeri­ zál („poli-A-farok”). A hetvenes évek végén derült ki, hogy a primer transzkriptum jóval hosszabb a későbbi, a transzlációhoz felhasználódó mRNS-nél, mert számos olyan nem kódoló szakaszt tartalmaz, melyeknek nincs jelentősége a transzlációban. Ezeket a felesleges szaka-

38

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

ÉPÍTŐEL EME

AAA

E3

E1

kivágódott intronok

A A ^I

E3

E2

a a a

E1

E2

!

E3

2-14. ábra Intronok kivágódása. A primer transzkriptumból az exonok (E) közötti szakaszok (intronok) hurokszerűen kivágódnak (splicing), az exonok végei összekötődnek, kialakul a végleges mRNS.

szokat (intronokat) a sejt kis RNS-ekből (snRNS) és fe­ hérjékből álló enzimkomplexek segítségével pontosan kivágja {splicing), a szabad végeket összeköti, és így a megmaradó szakaszokból {exonokbót) létrehozza a vég­ leges mRNS-t (2-14. ábra). Alternatív kivágódás. Számos gén esetében előfordul, hogy egyes intronok egy vagy több kódoló szekvenciát is tar­ talmaznak. A splicing folyamán a vágások révén keletkező végek különbözőképpen rekombinálódhatnak, és így a kó­ doló szakaszok egyike vagy másika (vagy mindegyike) beke­ rülhet a végleges mRNS-be, vagy akár teljesen kivágódhat az intronnal együtt. Ez lehetőséget ad arra, hogy ugyanarról a transzkriptumról többféle mRNS (és ennek megfelelően többféle polipeptid) készülhessen (alternative splicing).

A keletkezett mRNS nem hosszú élettartamú, mert könnyen ribonukleázok támadhatják meg. Feltehetőleg a mRNS védelmét szolgálják azok az RN S-kötőfehérjék, melyek még a sejtmagban hozzákötődnek a mRNS-hez, amely ezután a maghártya pórusain keresztül kijut a cytoplasmába, a fehérjeszintézis színhelyére. Nem fehérje gének transzkripciója. A génexpresszió bonyolult folyamatában az evolúció egy sor olyan kisegí­ tő komplexet hozott létre, amelyekben RNS és fehérje működik együtt. Ezek az RNS-molekulák tehát külön­ böznek a fenti mRNS-molekuláktól. Egyesek a transzlá­ ció fő komplexét képező ribosomák alkotásában vesznek részt (ribosomalis RNS: rRNS), mások adapterként mű­ ködnek a mRNS és aminosavak között (transzfer RNS: tRNS), ismét mások a splicing (snRNS), a vektoriális transzláció (SRP RNS) stb. lebonyolításában működnek közre. Ezen RNS-molekulák szintéziséhez szükséges in­ formációt is a DNS egy-egy szakasza szolgáltatja, ame­ lyeket így rRNS, tRNS stb. géneknek nevezünk. RNS-polimerázok. Az RNS transzkripciójában három kü­ lönféle RNS-polimeráz működik közre. Az I. típusú RNS-polimeráz a rRNS transzkripciójáért felelős, a II. típusú RNSpolimeráz végzi a mRNS transzkripcióját, míg a III. típusú RNS-polimeráz a kisebb RNS-molekulák (tRNS, 5S rRNS stb.) szintézisét végzi. A fentebb leírt RNS-módosítások (sapka, poli-A farok, splicing) csak a mRNS-sel kapcsolato­ sak.

2.4.2. Transzláció (fehérjeszintézis) A fehérjék szintézise a cytoplasmában megy végbe. Ehhez szükség van legalább három alapvető eszközre. Ezek: a fehérje összeszerelési tervrajza (tehát a mRNS), az összeszerelési kódot értelmezni tudó molekula (a tRNS), valamint magát az összekapcsolást végző gépezet (a ribosoma). 1. A mRNS tartalmazza azt az összeszerelési útmuta­ tást, mely meghatározza a leendő fehérjében az aminosavak sorrendjét. Mindig három egymásután következő bá­ zis (bázistriplet, kodon) kódol egy aminosavat. A mRNS 5’-végén egy guanil nukleotid sapka van, 3’-végét pedig egy poli-A-farok jelzi. A mRNS kodonjai. A négyféle RNS-bázis a tripletekben 64féle változatban fordulhat elő. A kodonoknak nevezett tripletek közül egy kodon (AUG) a transzláció kezdő aminosavát (metionint) kódolja, míg három olyan triplet létezik, mely egyetlen aminosavat sem kódol, és ezáltal a transzlá­ ció végét jelzi (stopkodon: UAA, UAG, UGA). A megmaradó 60 variáció még így is túl sok a 20-féle aminosav kódolásá­ ra, ezért igen gyakran egy aminosavat több kodon határoz meg. Ilyenkor legtöbbször a triplet első két bázisa a fontos, míg a harmadiknál nagyobb a csere szabadsága.

2. A tRNS a transzlációban kulcsszerepet játszó másik eszköz. Lényegében a nukleinsavak és a fehérjék nyelvét egyaránt értő adapter molekula, melynek felismerő helye van a mRNS egy tripletje számára (antikodon), valamint a triplet által kódolt aminosavat tudja megkötni. A tRNS szerkezete és kötőhelyei. A tRNS egyetlen szála lóherelevél-szeruen három fő hurokba rendeződik, ezek kö­ zül az egyik tartalmazza az antikodont. Az antikodon a kodon tripletjével komplementer bázistriplet, amely a bázi­ sok párosodása révén felismeri a mRNS kodonját. A kodonnak megfelelő aminosav a tRNS 3' végéhez (akceptorvég) kötődik (aktivált észterkötés). A kötés kialakításáért egy enzim, az am inosav-tR N S-szintetáz felelős és egy­ ben kulcsszerepet játszik abban is, hogy a tRNS a kodonnak m egfelelő, specifikus am inosavat kö ti meg. A fen­ tiekből az is következik, hogy a különböző kodonoknak, aminosavaknak különböző tRNS-ek, illetve szintetáz enzi­ mek felelnek meg.

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

ÉPÍTŐELEME

39

tézise nagyszámú ribosomát igényel. Ennek megfelelően a rRNS transzkripciójához egyetlen gén nem lenne elég, különösen, ha meggondoljuk, hogy az RNS-szintézis egylépcsős folyamat, tehát hiányzik a fehérjéknél meg­ szokott második lépcső (transzláció) sokszorozó hatása. Az rRNS gének sok példányban vannak jelen a sejt kro­ moszómakészletében, 5 különböző kromoszómára el­ osztva. Ezek a 13., 14. 15., 21. és 22. kromoszóma. Egyegy kromoszómán az rRNS gének tandemszerüen egy­ más után sokszorosan ismétlődnek. Az rRNS génről egyetlen hosszú RNS íródik át az I. típusú RNS-polimeráz segítségével, majd ez másodlagosan darabolódik a kis al­ egység 18S, valamint a nagyobbik alegység 28S és 5,8S RNS-ére. Érdekes módon a nagyobbik alegység harma­ dik, 5S alegysége egy másik kromoszómán levő génen szintetizálódik. polyribosomák A magyacska (nucleolus) az rRNS szintézisének, fel­ dolgozásának és a ribosoma-előalakok összeszerelésé­ 2-15. ábra ^ nek a helye. A kromoszómáknak azt a szakaszát, ahol az Polyribosomák elektronmikroszkópos képe (80 000 x ). rRNS gének előfordulnak, másodlagos befuződésnek, vagy nucleolus-organizátor régiónak (NOR) nevezzük. 3. A ribosoma az az óriás komplex, amelynek felszí­A kromoszómák NOR részei többnyire egymás felé for­ nén az aminosavak összekapcsolódása, tehát a transzlá­ dulnak, és a környezetükben felhalmozódó rRNS génter­ ció végbemegy. Egy nagyobb és egy kisebb alegységét mékekkel együtt a sejtmagnak fénymikroszkóppal is jól különböztetjük meg, ezeket az ultracenrifugában tapasz­ látható testecskéjét, a magvacskát (nucleolust) alkotják talt szedimentációjuknak megfelelően (Svedberg egy­ (9-4. ábra). A magvacskában elektronmikroszkóppal ségben) 60S és 40S alegységnek is nevezzük. Mindkét al­ (2-9. ábra) finom, 5 nm vastag filamentumokból (való­ egységet RNS és fehérjék alkotják, mégpedig a nagy al­ színűleg az rRNS transzkriptumból) felépülő fibrillaris egységet 3 RNS-lánc (28S, 5,8S és 5S RNS) és kb. 45 fe ­ komponenst (pars filamentosa) és 15 nm átmérőjű hérje (Ll, L2, L3 ...), a kisebbik alegységet pedig egyet­ granulumokból (valószínűleg ribosoma-előalakokból) len RNS-lánc (18SRNS) és kb. 33 fehérje (SÍ, S2, S3 ...) álló ún. granularis komponenst (pars granulosa) lehet hozza létre. A két alegység a transzláció alkalmával kap­ megkülönböztetni (2-16. ábra). A fibrillaris részben ki­ csolódik össze úgy, hogy alagútszerű rést fognak közre. sebb, ún. fibrillaris centrumokat találhatunk, amelyek A teljes ribosoma molekulatömege 4,5 millió, nagysága feltehetőleg a transzkripció enzimeit tartalmazzák. Asze­ pedig kb. 24 nm, tehát már közepes elektronmikroszkó­ rint, hogy az rRNS géneket hordozó kromoszómák NORpos nagyítás mellett is jól látható. régiói egy tömeget alkotnak-e vagy pedig különváltan A ribosomák morfológiája. A ribosomákat a legtöbb helyezkednek el, mikroszkóposán egy nagyobb vagy több sejt nagy számban tartalmazza, így pl. májsejtben a szá­ kisebb magvacskát találhatunk. A magvacska nagysága muk az egymilliót is eléri. Ultravékony metszeteken függvénye a sejt fehérjeszintetizáló aktivitásának, mert elektronmikroszkóppal kis, sötét granulumoknak látsza­ az intenzív fehérjeszintézishez több ribosomára és az nak (2-15. ábra), amelyek a cytoplasmában szabadon rRNS gének nagyobb aktivitására van szükség, ennek pe­ szétszórva (szabad ribosomák) vagy az endoplasmás dig egyszerű jele a magvacska méretnövekedése. Erősfe ­ reticulum membránjához kötődve (membránhoz kötött hérjeszintézist folytató sejteket ezért morfológiailag is ribosomák) fordulnak elő. A két alegységet csak izolált könnyen felismerhetünk a nagy magvacskáról és a és negatív festéssel láthatóvá tett ribosomák nagyfeloldámegnövekedett ribosomaszámot tükröző basophil cytosú elektronmikroszkópos képén különböztethetjük meg, plasmáról. ezeken még a ribosoma alakjára vonatkozóan is informá­ A magvacska szövettani kimutatása. A magvacska állo­ ciókat nyerhetünk. mányának túlnyomó részét az rRNS génekről átírt rRNS al­ A cytoplasma basophiliája. A ribosomák mennyisége kotja, mely a szokványos bázikus festékekkel a kromafénymikroszkóposan, szövettani készíményeken is meg­ tinhoz hasonlóan basophilan festődik, és így attól nehezen becsülhető. A bennük levő RNS savas (foszfát-) csoport­ különíthető el. Ismeretesek azonban olyan bázikus festé­ jai miatt ugyanis bázikus festékekkel erősen festődnek, kek, amelyek a DNS-hez, illetve az RNS-hez való különböző affinitásuk miatt különbséget tudnak tenni a magvacska és ezért a cytoplasma basophiliája elsősorban a ribosoa kromatin között. A metilzöld-pironin festékkeverék hasz­ máknak tulajdonítható. Intenzív fehérjeszintézist folytató nálata esetén a pironin a magvacskát vöröses, a metilzöld a sejtekben (erythroblast, fibroblast, osteoblast, plasmakromatint pedig zöld színűre festi. A kórszövettanban gyak­ sejt, a pancreas exokrin mirigy sej tje, a gyomormirigyek ran használnak a magvacska kimutatására ezüstözési eljá­ fősejtje stb.) tipikusan basophil festődésű cytoplasmát ta­ rásokat. Újabban a magvacskában előforduló különböző fe­ hérjék immuncitokémiai kimutatásával is sikerül a mag­ lálunk (10-15., 7-14., 13-25. és 14-8. ábra). vacskát szelektíve feltüntetni. A ribosomák kialakulása. A különböző fehérjék szin­

40

Magvacska elektronmikroszkópos képe (27 000x és 35 000x )

A TRANSZLÁCIÓ MECHANIZMUSA A transzláció bonyolult molekuláris biológiai mecha­ nizmus, melynek révén a ribosomán a mRNS kodonszekvenciája alapján új polipeptidlánc szintetizálódik. A mRNS-en a kodont a tRNS antikodonja ismeri fel, míg a tRNS másik végéhez a kodonnak megfelelő aminosav van hozzákötve. A ribosoma felülete az a „munkaasztal”, ahol a tRNS-ek által szállított két aminosav térbelileg a megfelelő pozícióban rendeződik, és közöttük létrejön a peptidkötés. A transzláció folyamatában 3 fázist szoktak elkülöníteni, a transzláció kezdetét (iniciáció), a polipeptidlác hosszabbodását (elongáció) és a transzláció be­ fejeződését (termináció). Mindegyik fázisban jelentős szerepet játszanak különböző kisegítő fehérjék, amelye­ ket iniciációs, elongációs és terminációs faktoroknak ne­ veznek. 1. Iniciáció. Ez azzal kezdődik, hogy az IF2 iniciációs faktor ráviszi a kezdő (metionint hozó) tRNS-t a ribosoma kisebbik alegységére, amelyet az IF4 rávezet a mRNS 5' végére. A kis alegység mindaddig mozog az 5' végtől kiindulva a mRNSen, míg az első AUG (start) kodont eléri. Ezzel kialakul az ún. iniciációs komplex (mRNS + a ribosoma kis alegysége a rá­ vitt tRNS-sel és a hozzákötött metioninnal), amely most már megtudja kötni a ribosoma nagyobbik, az IF3 eddigi gátló hatásától megszabadult alegységét.

2. Elongáció. A ribosomára egyszerre két tRNS tud bekö­ tődni egymás mellé. A két kötőhelyet P-, illetve A-helynek ne­ vezzük (2-17. ábra). Az iniciáció során a kezdő, metionint hozó tRNS a P-helyre kötődik be, míg az A-helyrea mRNS kö­ vetkező kodonjának megfelelő tRNS (a hozzátartozó aminosawal) illeszkedik. Ezután megtörténik a két aminosav összekötése, a COOH és NH2 végek peptid kötéssé kondenzálódnak a ribosomafelszín katalizáló hatására, a ribosoma pedig egy kodonnal tovább ugrik a mRNS mentén. Ezzel az A-helyen tartózkodó tRNS-aminosav komplex a P-helyre ke­ rül, az A-hely pedig szabaddá válva újabb, a következő

kodonnak megfelelő tRNS-aminosav komplex fogadására kész (2-18. ábra). A folyamat mindaddig ismétlődik, míg a az összes aminosav a kodonok által megszabott sorrend­ ben összekapcsolódik, és így kialakul a polipeptidlánc. Az elongációban szintén szerepelnek fehérje természetű fak­ torok (elongációs faktorok), ezek a GTP-t kötő fehérjék a tRNS-hez kötődve késleltetik az elongációt annak érdeké­ ben, hogy a helyes kodon-antikodon kapcsolat kialakulhas­ son.

3.

Termináció. Amint az elongáció során a ribosoma egy stopkodonhoz érkezik, amelyhez nem tartozik tRNS és ami­ nosav, az A-helyre tRNS nem kötődhet be. Az A-helyre egy terminációs faktor ül be, több peptid-kötés nem alakul ki, és 'a transzlációnak vége szakad. A keletkezett polipeptidlánc leválik, a ribosoma kis és nagy alegysége, valamint az utol­ só tRNS is szabaddá válik.

Polyribosoma. A transzláció hatékonyságát növeli, hogy egy mRNS-en egyszerre több ribosoma is működ­ het. Ilyenkor az elektronmikroszkópban a mRNS mentén felfűzött több ribosoma is látható (2-15. és 2-19. ábra).

Kötőhelyek a ribosomán és az általuk kötött struktú­ rák

A

SEJT,

MINT

A

SZÖVETEK

41

ÉPÍTŐELEME

2-18. ábra

•

A fehérjeszintézis elongációs szakasza. 1.: a ribosoma A-helye üres, 2.: az A-helyre új tRNS ül be a hozzákötött aminosawal, 3.: létre­ jön a peptidkötés a két utolsó aminosav között, 4.: az utolsó előtti tRNS leválik, és helyét az utolsó tRNS foglalja el a P-helyen. Az A-hely üressé válik új tRNS befoga­ dására készen.

Magátültetés. A fenti megállapítást bizonyítja az a klasszi­ kus kísérlet, melynek során béka bélhámsejtjének sejtmag­ ját kioperálták és beültették egy sejtmagjától megfosztott petesejtbe. A fejlődésnek induló petesejtből, melynek gene­ tikai állományát tehát egy differenciált szomatikus sejt adta, teljesen új egyed fejlődött ki. A jelenség csak úgy ma­ gyarázható, hogy a differenciált, felnőtt szervezet egy sejtjé­ ben új egyed létrehozásához szükséges összes genetikai in­ formáció jelen van. Ma már ezt a kísérletet emlős állatok­ ban is sikerrel végezték el.

Polyribosoma vázlata. A mRNS-re számos ribosoma van felfűzve, amelyek 5’ —►3’ irányban egyidejűleg mozogva egyszerre több peptidláncot szintetizálnak.

2.4.3. A génexpresszió szabályozása A soksejtű szervezet sejtjei azonos genetikai infor­ mációt hordoznak. A két csírasejt egyesülése, azaz a pe­ tesejt megtermékenyítése alkalmával egy kromoszó­ makészlet az anyától, egy másik az apától öröklődik. A fejlődés során ez a diploid kromoszómakészlet replikálódik és adódik tovább a szervezet minden egyes sejtjé­ be. Ez azt jelenti, hogy a szervezet minden sejtjében jelen van ugyanaz a genetikai információ, amely kezdetben a teljes szervezetet létrehozó megtermékenyített petesejt­ ben (zygotában) is megvolt. Az, hogy a sokezer génből melyek, mikor, milyen sorrendben és milyen mértékben fejeződnek ki, talán az élet legizgalmasabb kérdése.

A génszabályozásnak mind a szervezet fejlődése so­ rán, mind pedig a kialakult szervezet működésében döntő jelentősége van: Az egyedfejlődés folyamán a zygota sorozatos sejtosztódásokkal sok sejtet hoz létre, melyek között egyes sejtcsoportok eltérő irányban specializálódnak. így jön­ nek létre először a csíralemezek, majd ezekből a külön­ böző feladatokra szakosodott sejtek csoportjai, szervek telepei. A sejteknek ezt az eltérő irányú fejlődését, a kü­ lönbségek megjelenését differenciálódásnak nevezzük. A differenciálódás molekuláris biológiai értelmezésben azt jelenti, hogy a sejtekben arra a sejttípusra jellemző fe­ hérjék kezdenek expresszálódni (pl. hemoglobin a vörösvérsejtekben, fotopigmentek a fotoreceptorsejtekben, kollagénszekréció a kötőszöveti sejtekben), ugyanakkor sok más fehérje kifejeződése letiltódik. A felnőtt szervezet differenciált sejtjében is szükség van arra, hogy a sejt környezetéhez alkalmazkodjék, az élethez szükséges funkciókat teljesítse, vagy hogy a sok­ sejtű szervezetben a más sejtek felől érkező üzenetekre reagálni tudjon. Mindez bizonyos gének időszakonkénti be- és kikapcsolását, illetve kvantitatív szabályozását té­ telezi fel. A génexpresszió különböző szinteken befolyásolha­ tó. Ilyenek: a transzkripció, a mRNS átalakítása, a mag­ ból kifelé irányuló transzport, a transzláció, a mRNS le­ bomlása, a keletkezettfehérje aktivitásának megváltozta­

42

A

tása, a fehérje lebontása. Legfontosabb és leghatéko­ nyabb ezek közül a génkifejeződésnek első lépését jelen­ tő transzkripció szabályozása.

A TRANSZKRIPCIÓ SZABÁLYOZÁSA Az eukaryota sejtek transzkripciószabályozásáról való ismereteink csak az utóbbi időben kezdtek szapo­ rodni, ezek alapján most kezdenek körvonalazódni a sza­ bályozás fontosabb alapelvei (ezek részletesebb tárgyalá­ sát lásd a biológiában, biokémiában, molekuláris geneti­ kában). Itt csupán igen röviden foglaljuk össze a legfon­ tosabb elveket. A szabályozás kulcskérdése az, hogy az RNS-polimeráz rá tudjon kötődni az illető gén kódoló szekvenci­ ája előtti szakaszra és aktiválódni tudjon. A szabályozás lényegében ezt a folyamatot befolyásolja (a DNS szabá­ lyozó helyeihez kötődő) különböző génregulációs fehér­ jék révén. Szabályozó helyek a DNS-en. Az eukaryota sejt DNS-én egy génhez több szabályozó hely is tartozhat. Az egyik ezek közül közvetlenül a kódoló szekvencia előtt található, és megfelel annak a helynek, ahová az RNS-polimeráz kötődik, ez apromotor. A polimeráz nem közvet­ lenül illeszkedik rá a DNS-re, hanem a kötődéshez a tere­ pet különböző DNS-hez kötődő fehérjék ( fibroblast proliterációját fokozza Fibroblastnövekedési faktor (FGF) —>endothelsejt proliferációját stiumulálja és angiogenesist segíti elő Tumornecrosis faktor (TNF) —►tumorsejteket képes elpusz­ títani Transzformálást segítő növekedési faktor (TGF-p) -* kolla­ gén szintézist stimulálja

A szervezet phagocytarendszere. 1908-ban kapott Metchnikoff (Ehrlich-hel együtt) Nobel-díjat a phagocytosis gyakorlati és elméleti alapjainak felfedezéséért. 1882-86 között Messinában (Szicília) a tengeri csillagok lárvájának emésztő rendszerét tanulmányozva megfigyelte, hogy olyan sejtek, amelyek az emésztőrendszerrel nincsenek kapcso­ latban, felveszik a kárminfestéket (vagy más részecskéket), majd az emésztőrendszertől távoli helyekre vándorolva szállítják a festékszemcséket. Metchnikoff ezeket a partikulumokat bekebelező sejteket nevezte phagocytáknak, megteremtve ezzel a későbbi ún. macrophagrendszer alap­ ját. A XX. század elején sokan megfigyelték, hogy bizonyos szer­ vek (máj, lép, csontvelő, sőt egyes endokrin mirigyek) sinu­ sainak endothelsejtjei is képesek különböző festékek (tripánkék, kármin) felvételére. így született meg 1924-ben Aschoff freiburgi patológus javaslatára a reticuloendothelialis rendszer (RÉS) fogalma, mely a Metchnikoff-féle macrophagrendszert a sinus endothellel bővítette. Az 50-es évek végén és a 60-as évek elején azonban elektronmikro­ szkópos és hisztokémiai vizsgálatok kiderítették, hogy az endothel nem képes valódi macrophagjellegű funkcióra. Ez a felismerés vezetett az ún. mononuclearis phagocytarendszer (MPS) elméleti kidolgozásához (1969-ben van Furth Nobel dijat kapott érte). Lényeges különbség tehát a RÉS és az MPS között, hogy az utóbbi kizárja az endothelt a phagocytarendszerből és az egész rendszert csontvelőimonocyta eredetűnek tekinti.

HÍZÓSEJT Főleg a capillarisok közelében, zsírsejtek között elhe­ lyezkedő, jellegzetes basophil granulumokat tartalmazó sejtek. A granulumok 0,5-1 pm nagyságú, membránnal határolt képletek, melyek tartalma az elektronmikro­ szkópban finoman szemcsés, néha lemezes szerkezetű és igen tömött, sötét (4-7. és 4-8. ábra). A granulumok egyik komponense a glukózaminoglikánok közé tartozó heparin, amely szulfátcsoportjai miatt erősen negatív töltésű, ez okozza a basophiliát. A sűrűn elhelyezkedő negatív töltésű csoportok miatt egyes bázikus festékek­ kel, pl. toluidinkékkel metakromáziás festődést mutat, azaz a kék színű festék püspöklila színre festi a granu­ lumokat (1-25. ábra). A hízósejtek legfontosabb ható­ anyaga, a hisztamin a heparinhoz és egy bázikus fehéije által képezett molekuláris komplexhez, mint vivőanyag­ hoz kötődik. Az említettek mellett más biológiailag aktív anyagok is találhatók a granulumokban, mint pl. az eosinophil kemotaktikus faktor-anaphylaxis (ECF-A), slow reacting substance-anaphylaxis (SRS-A) és különféle enzimek.

4-7. ábra

m

Hízósejt elektronm ikroszkópos képe. A kollagén fibrillumok közé ágyazott sejt cytoplasmáját sötét, gömb alakú granulumok töltik ki, a mag mellett a centriolum és a Golgiapparátus látható (10 OOOx).

A hízósejt granulumaiban a heparin proteoglikán formájá­ ban van jelen: a proteoglikán tengelyfehérjéje az ún. szerglicin, melyhez oldalirányban 10-20 heparinlánc kapcsoló­ dik. Az SR S-A az allergiás reakcióban játszik a hisztaminhoz ha­ sonló szerepet, az ECF-A az eosinophil granulocytákat vonzza az adott kötőszöveti területre, a szekretált enzi­ m ek pedig elsősorban az extracellularis mátrix glukóz­ ami noglikánjait (GAG) képesek degradálni, és így ennek az átépülésében van fiziológiás szerepük.

Degranuláció. A hízósejt granulumaiban tárolt anya­ gok külső ingerre szabályozottan, szekvenciális exocytosissal (49. oldal, 4-9. és 2-32. ábra) ürülnek ki másodper­ cek alatt a környező kötőszövetbe („degranuláció”). A granulumok exocytosisát leggyakrabban a sejtmembrán­ ba épített IgE-receptoroktól elinduló jelátviteli folyamat váltja ki. Allergiás állapotokban a plasmasejtek a normá­ lis IgG típusú antitest helyett IgE típusú immunglobulint termelnek, amelyek a hízósejt-membrán IgE-receptoraihoz kötődve a sejtet az antigénre érzékennyé teszik, szenzitizálják. Amennyiben tehát az antigén (allergén) a szenzitizált hízósejttel találkozik, hozzákötődik a recep­ toron ülő allergénspecifikus IgE-molekulához, ami vi­ szont a receptor aktiválódását és a szekrécióhoz vezető jelátviteli lánc beindulását váltja ki (4-10. ábra). A hisz­ tamin az ereket tágítja (azok endotheljére hatva), növeli az érfal permeabilitását, ami a vérből folyadékkiáramlást, kötőszöveti duzzadást és így steril gyulladásos tüneteket okoz. A hízósejtek, mint a szervezet legnagyobb hisz-

118

K ÖTŐSZÖVET

4-8. ábra

#

Humán hízósejt finom szerkeze­ te vázlatosan hízósejtgranulum centriolum

mikrotubulus

LYMPHOCYTA

nem degranulált hízósejt

degranulált hízósejt

4-9. ábra

#

A lymphocyták az immunrendszer központi sejtjei, melyek a vérkeringésből és a nyirokrendszerből a kötő­ szövetbe is bejutnak (lásd vér és nyirokszövet, 10-10., 10-11. és 12-1. ábra). Aránylag nagy számban találhatók azokban a nyálka­ hártyákban, amelyek állandó kapcsolatban állnak a kül­ világból a szervezetbe jutott anyagokkal (pl. az emésztő és légzőrendszer hám alatti kötőszövetében). Itt gyakran nyiroksejthalmazokat vagy folliculusokat képeznek, ahonnan a lymphocyták a felszíni hámba is bevándorol­ hatnak.

Ép és degranulált hízósejt. A kép bal oldalán ép, még nem degranulált hízósejt, granulumai safraninnal vörösre festődnek. A jobb oldalon degranulálódó hízósejtet látunk, az exocytosison átesett, laza szerkezetű granulumok alciánkékkel kékre festődnek. Félvékony metszet, alciánkéksafran in-festés (2000 x ).

taminraktára, fontos szerepet játszanak egy sor allergiás, anaphylaxiás reakcióban. Klinikai vonatkozások. A degranulálódó hízósejtek helyé­ től, számától és a degranuláció mértékétől függ a klinikai tü­ netek jellege és hevessége. Szénanátha esetén főleg az orrnyálkahártya hízósejtjei degranulálódnak, jellegzetes nyálkahártya-duzzadást, orrfolyást, tüsszögést okozva. Asthm a bronchiale esetén a jelenség a tüdő bronchiolusaiban történik, ami a bronchiolus simaizomzatának tar­ tós összehúzódását, és következményesen légzési nehéz­ séget okoz. Nagyszámú hízósejt akutan bekövetkező degranulálódása során a hirtelen felszabaduló nagy mennyi­ ségű hisztamin a keringésbejutva általános permeabilitásfokozódást, folyadékvesztést és drasztikus vérnyomáscsök­ kenést okozhat, ami anaphylaxiás állapot kialakulását eredményezheti. Hízósejtek degranulációját nemcsak a fenti mechanizmus, hanem egyéb molekulák is előidézhe­ tik. Leggyakoribb példája ennek a méhméreg, mely a gra­ nulumok exocytosisa és így a hisztamin felszabadulása ré­ vén idézi elő a méhszúrást követő közismert tüneteket.

PLASMASEJT AJj-lymphocyta terminális differenciálódásával lét­ rejött, immunglobulin-termelésre specializálódott sejt (lásd nyirokszövet, 12-2. és 12-3. ábra). Plasmasejtek a laza kötőszövetben általában ritkán fordulnak elő, bi­ zonyos helyeken (pl. nyálkahártyák kötőszövetében) nagyobb számban is jelen lehetnek. A nyirokszövet vázát alkotó reticularis kötőszövet a fő tartózkodási he­ lyük. A plasmasejtekből daganat, myeloma indulhat ki. Ennek sejtjei egy sejtből származnak (klón), és mind ugyanazt az epitópot felismerő antitestet termelik (monoklonális anti­ testek). A kutatásban gyakran felhasznált m onoklonális ellenanyagokhoz célzottan úgy jutnak, hogy kísérleti álla­ tot a kívánt antigénnel immunizálnak, majd az állatból spe­ cifikus antitestet termelő B-lymphocytákát izoláInak, és azo­ kat szomatikus hibridizációval myelomasejtekkel fuzionáltatják. A B-sejt és a myeloma sejt fúziójával létrejött hibridomasejt immortalizált (vég nélkül osztódik), és a belőle származó sejtek (klón) mind ugyanazt a kívánt antitestet termelik. 1975-ben Georges Kohler és Cézár Milstein alkal­ mazta először ezt a monoklonális antitest készítési techni­ kát, melyért Nobel-díjat kaptak.

119

K Ö T Ő S Z Ö V E T IgE-receptor

Az eosinophil granulocyták (10-8. és 10-11. ábra) száma a laza kötőszövetben normális körülmények kö­ zött szintén igen alacsony, kivéve a vékonybél nyálka­ hártyáját, ahol jelentősebb számban jelenhetnek meg. Krónikus allergiás állapotokban számuk a kötőszövetben is megszaporodhat (szöveti eosinophilia).

K a receptorhoz hozzá kötődött IgE

H ÍZÓ S EJT

az allergén az IgE-receptor komplexhez kötődik allergén (antigén)

I a

4.3. EXTRACELLULARIS MÁTRIX (ECM) A kötőszövet intercellularis állománya, az extracellularis mátrix, lényegesen nagyobb térfogatot foglal el, mint maguk a kötőszöveti sejtek. Különböző kötőszöveti rostokból felépülő térbeli rendszer, mely kocsonyás ter­ mészetű, proteoglikánokból álló és erősen vízkötő alap­ állományba van beágyazva. Meghatározó szerepe van a kötőszövet fizikai tulajdonságait illetően, és nemcsak passzív fizikai közege a benne lévő sejteknek, hanem fontos szerepet tölt be a sejtek élettani működésének sza­ bályozásában is. Az extracellularis m átrix fő komponensei a következők:

D EG R AN U LÁLÓ D Ó H ÍZÓ S EJT

degranuláció

4-10. ábra A hízósejt degranulálódási mechanizmusa allergiás állapotokban. Allergén hatására a plasmasejt antigén-spe­ cifikus IgE-t termel és szekretál, amely a hízósejtek IgE-receptorához kötődik (szenzibilizálódás). Az így szenzibilizált hízósejtnek az allergénnel történt újabb találkozásakor az allergén az IgE-receptor komplexeket keresztbe köti, és ez­ zel degranulációhoz vezető jelátviteli folyamatot indít el.

GRANULOCYTÁK A vérszövet kapcsán leírt neutrophil granulocyták (10-7 . és 10-11. ábra) kis számban előfordulhatnak a laza kötőszövetben is. Az érfalon átvándorolva jutnak a kötőszöveti térbe, ahol normális körülmények között el­ öregedett, hypersegmentált magvú neutrophil granulocy­ ták formájában találhatók meg. Akut gyulladásos folya­ matokban azonban óriási tömegben vándorolnak ki a a baktériumokból, szöveti macrophagokból, endothelből és lebomló sejtekből felszabaduló kemotaktikus anyagok hatására. Intenzív baktérium-phagocytosisra képesek, és ezzel a baktériumok elleni sejtes védekezés legfontosabb elemei. A bakteriális fertőzés első 24 órájában jelennek meg a neut­ rophil granulocyták, őket követi a monocyták kivándorlása. Demarkálódott kötőszöveti gyulladás esetén a granulocy­ ták, mint gennysejtek, tályogot képeznek.

• Kötőszöveti rostok, melyek fehérjetermészetű, rostszerű elemek (kollagén-, rugalmas, rácsrost és fibrillin). • A m o rf alapállomány, mely nevét onnan kapta, hogy a fénymikroszkópban homogén, szerkezet nélküli masszának tűnik. Proteoglikánokból álló, komplex makromolekuláris rendszer, nagy szénhidrát-tarta­ lommal, sok negatív töltéssel és nagy vízkötő képes­ séggel. Ehhez a makromolekuláris rendszerhez sorol­ hatjuk még az adhéziós molekulákat, melyek a fenti komponenseket egymással és a kötőszöveti sejtekkel kötik össze, és így a kötőszövet elemeit bonyolult és összefüggő rendszerbe integrálják.

4.3.1. KÖTŐSZÖVETI ROSTOK 4.3.1.1. KOLLAGÉNROST Általános szövettani jellemzők. A kollagénrostok változó vastagságú (2-20 pm), jellegzetesen hullámos le­ futású rostok, a kötőszövet legeltelj edtebb és legtömege­ sebb rostfélesége (4-29. és 4-31. ábra). Gyakran alkot­ nak vékonyabb-vastagabb kötegeket, a fénymikroszkó­ pos feloldás határán lévő fibrillumtól egészen a szabad szemmel látható kollagénrostig. Szövettani preparátumo­ kon eozinnal rózsaszínűre, anilinkékkel intenzív kék szí­ nűre, savanyú fukszinnal pedig vörösre festődnek. Sa­ vakban, lúgokban könnyen oldódnak, főzés hatására az inakból, szalagokból kioldódnak és kocsonyás enyvet ké­ peznek, mely hidegre merevedik. A kollagén nevét is er­ ről a tulajdonságáról kapta: kolla-gen, azaz „enyvadó". Ilyen állapotban nagy mennyiségű vizet képes kötni (kocsonyafozés). A kollagénrostok húzással szemben rend-

120

KÖT ŐSZÖVET

M M

mm rugalmas rost keresztmetszetben, fibrillin átmetszetekkel

kollagénrost (elemi fibrillumokból álló köteg)

w

4-11. ábra Kollagénrost keresztm etszetének elektronmikroszkópos felvétele. Jól látszik, hogy egy rost sok száz elemi fibrillumból épül fel. A megjelölt területen rugalmas rost és fibrillin figyelhető meg (15 3 0 0 x ).

kívül ellenállóiak, egy négyzetmilliméter átmérőjű rost húzási és szakítási szilárdsága 6 kg-ot is eléri. Elektronmikroszkópia. A fénymikroszkópban egye-

periódus (67 nm)

di kollagénrostként azonosított rost elektronmikroszkóp­ pal 50-90 nm vékony, ún. elemi fibrillumokból álló kötegnek bizonyul (4-11. ábra). A kollagénrost vastagsága tehát a kötegbén részt vevő elemi fibrillumok számától függ. Az elemi fibrillumok különböző vastagságú sötét és világos csíkokból álló jellegzetes harántcsíkolatot mu­ tatnak (4-12. ábra). A csíkok mintázata periodikusan is­ métlődik (a periódus hossza 67 nm). Molekuláris felépítés. A kollagénfibrillumok savas hidrolízissel elemi kollagénmolekulákra szedhetők szét, melyeket tropokollagén-mo\&u\k\mdk nevezünk. Egyegy ilyen kollagénmolekula hossza 290 nm, vastagsága 1,5 nm, és három egymás körül tekeredő polipeptidláncból, ún. a-láncbóláll (triple helix, 4-13. ábra). A tropokollagén-molekulák oldalukon kapcsolódnak egymás­ hoz kovalens kötésekkel, ezek adják meg a kollagénnek húzással szembeni nagy ellenálló képességét. A hosszú, pálcikaszerű tropokollagén-molekulák teljes hosszuk egynegyedével vannak a másik molekulához képest eltol­ va. A két egymás után következő tropokollagén-molekula nem kapcsolódik szorosan vég-a-véghez módon, ha­ nem közöttük kb. 40 nm-es hézag van. A láncokra jellemző az ismétlődő, glicin-x-y aminosav szek­ vencia, ahol az x és y az esetek legalább 30%-ában prolint és hidroxiprolint jelent. Egyes aminosav-maradékokhoz galaktóz vagy glukozil-galaktóz is kapcsolódhat. A tripletekben három (az arra a kollagéntípusra jellemző) azonos a-lánc kombinálódhat, de az is előfordul, hogy a tripletből kettő azonos, míg a harmadik különbözik. Az utóbbira példa a legelterjedtebb l-es típusú kollagén, amelynek képlete a következő: fari (I)] 2 ct2 (I).

4-12. ábra Kollagén elemi fibrillum hosszmetszetének elektron­ mikroszkópos képe. Figyeljük meg a 67 nm-es periodici­ tást mutató szabályos harántcsíkolatot (180 000x )

Az elektronmikroszkópban látható 67 nm-es durva harántcsíkolat a negyedhosszal eltolt kollagénmolekulák finom csíkolatainak egymásra vetüléséből és a 40 nm-es hézag­ ból jön létre.

121

K ÖT Ő SZ Ö V E T

Atropokollagén 3 egymás körül csavarodó peptidláncból áll

I

g

i 1,5 nm 300 nm A tropokollagén-molekula dimenziói 40 nm hézag

I

□ c

a

n

—

] c

J

L C

ZZ XT

JÓL

] c

n

n l

Xx

D [ o:

I

'l

C

A tropokollagén-molekulák oldalirányban kapcsolódva létrehozzák az elemi fibrillumot

4-13. ábra

•

A kollagénrost molekuláris szerkezete. Az l-es típusú kollagénre jellemző 3 db a-lánc (2 ar és 1 a 2-lánc) egymás körül tekeredve hozza létre a tropokollagén-molekulát (középen). Az elemi fibrillumban a tropokollagén-molekulák párhuzamosan egy­ más mellé rendeződnek, közöttük kovalens kötések alakulnak ki oldalirányban.

RGD-szekvencia. A legtöbb kollagénmolekulában jelként működő tripeptidszakasz (RGD: arg-gly-asp) ta­ lálható, melyet a kötőszöveti sejtek integrin típusú recep­ toraik segítségével felismernek, és ahhoz kötődhetnek. A kötődés következményeként a sejt hozzátapad a kolla­ génhez, azon vándorolhat, sőt a kapcsolat osztódást vagy differenciálódást is elindíthat. Thrombocyták is tartal­ maznak membránjukban integrineket, aminek többek kö­ zött az a jelentősége, hogy az érendothel sérülése esetén a vérlemezkék a fenti mechanizmussal az érfalban szabad­ dá váló kollagénrostokhoz kapcsolódnak, mintegy „tam­ ponéivá” a sérülés helyét.

A KOLLAGÉNEK CSALÁDJA A korábban egyetlen fehérjének hitt kollagénről bebi­ zonyosodott, hogy egy kb. 25 tagból álló nagy molekula­ családot alkot. A 25 különféle a-lánc sokféle módon kombinálódhat a tripletekben, gyakorlatban azonban csak kb. 19-féle kollagénmolekula jön létre, melyeket ró­ mai számmal jelölnek. Ezek között vannak olyanok, amelyek szövettanilag is látható rostokat tudnak képezni. (fibrillaris típusú kollagének), a többi kollagéntípus két nagy csoportba osztható, vannak olyanok, amelyek meg­ levő elemi kollagénfíbrillumokhoz társulnak (fibrillumokhoz asszociált kollagének), és olyanok, melyek háló­ zatokat képeznek (hálózatképző kollagének). 1. A fibrillaris típusú kollagének közül szövettani szempontból az I-es, a Il-es és a III-as típusú kollagén a legjelentősebb. Az I-es típusú kollagén az összes kolla­

gén 90%-át teszi ki, ami azért igen jelentős, mert maga a kollagénfehérje is a szervezet legtömegesebb fehérjéje (fehérjetartalmának 25%-a!). A bőrben, inakban, szala­ gokban, szervek rostos tokjaiban, csontban, a szemgolyó külső rostos burkában, a fog dentinjében található. Mind­ az, amit korábban a kollagénrostra leírtak, elsősorban erre a rosttípusra vonatkozik. A Il-es típusú kollagén a porcszövetnek, a csigolyaközti porckorong nucleus pulposusának és az üvegtestnek jellemző kollagéntípusa. Igen vékony fibrillumokat alkot, melyek csak speciális módszerekkel tehetők a fénymikroszkópban láthatóvá. A III-as típusú kollagén az erek falára, a vese, lép kötőszö­ vetére jellemző kollagén komponens. Ma már elfogadott­ nak tekinthető, hogy a rácsrostoknak az anyagát a III-as típusú kollagén képezi. További, fibrillumokat képző kollagének még: az V-ös (bőrben, szaruhártyában, rács­ rostokban), a Vll-es (horgonyzó filamentumok a többré­ tegű laphám és a kötőszövet határán), a Xl-es (porcban a Il-es kollagénhez társul), valamint a VI-os (izom-ín át­ menetnél, porcsejtek körül) és XVI-os (microfibrillumok, mindenütt jelen vannak). 2. A fibrillumokhoz asszociált kollagének olyan molekulák, melyeknek egy doménje flexibilis és nem al­ kalmas arra, hogy fibrillumot képezzen (fibril-associated collagens with interrupted triple helices, FACIT). Az ilyen kollagének meglévő kollagénfíbrillumokhoz társul­ nak, és feltehetőleg a fibrillumok egymással és más mát­ rixelemekkel való kapcsolatát szabályozzák. A IX-es kollagén a porc Il-es kollagénjéhez, a X lI-es és XlV-es pedig az I-es típusú kollagénhez kapcsolódik.

122

KÖT ŐSZÖV E T

'W W I r v v y V V T r , * #1

l

l

izm & szi

4-14. ábra

•

Kollagénrost képződésének vázlata. A képen egy fibroblast látható rostképzés közben. A kép jobb oldalán a szintézis egyes lépéseit tüntettük fel vázlatosan: 1. a-lánc szintézise a propeptidekkel és a szignálpeptiddel a membránhoz kötött ribosomán. 2. a-lánc belépése az endoplasmás reticulumba és a szignálpeptid lehasítása. 3. Kiválasztott helyzetben lévő prolin és lizin aminosavak hidroxilálása az endoplasmás reticulum üregében, majd a hidroxilált a-láncokat az endoplasmás reticulumról leváló vesiculák a Golgi-apparátusba szállítják. 4. A Golgi-apparátusban egyes hidroxilizin-molekulák glikozilálódnak. 5. Három a-lánc helikális felcsavarodásával prokollagén-molekula képződik. 6. A Golgi-apparátusból leváló vesiculák a prokollagén-molekulákat a sejtmembrán alá szállítják, ahol exocytosissal kiürülnek a sejtből. 7. A sejtfelszín proteolitikus enzimjei lehasítják a propeptideket (tropokollagén). 8. A tropokollagén-molekulákból kollagén elemi fibrillum polimerizálódik a sejtmembrán invaginációiban.

123

KÖTŐSZÖVET

3. A hálózatképző kollagének között a legfontosabb a IV-es típusú kollagén, mely a lamina basalis alapszer­ kezetét hozza létre (lásd 127. oldal), míg a VlII-as típusú kollagén az érfalban, a szaruhártya Descemet membrán­ jában, 2iX-es típusú pedig a hypertrophizáló, meszesedő porcban alkot hexagonális hálózatot. A ritkábban előforduló kollagének jelentősége. Kísér­ letes adatok (mutáns és transzgenikus egereken végzett vizsgálatok) arra utalnak, hogy bár egyes kollagének kis mennyiségben fordulnak elő, jelentőségük mégsem elha­ nyagolható. Az V-ös típusú kollagén génjének deléciója transzgenikus egerekben súlyos kypholordosist okoz, mert a gerincoszlop szalagjai az V-ös típusú kollagén kötődésé­ nek hiányában elveszítikfeszülési és húzási szilárdságukat. Ezeknek az állatoknak a bőre vékony, rendkívül könnyen nyújtható és szakadékony. A Xl-es kollagén hiánya vagy re­ dukált mennyisége esetén pedig az állatok rövid végtagok­ kal és gerincoszloppal, szájpadhasadékkal, puha trachea porcgyűrükkel és abnormálisán kicsi csontos mellkassal születnek. Szövettanilag az epiphysis porckorongokban hypertrophizált chondrocyták és igen vastag kollagénfibrillumok láthatók. A szövettani kép a humán chondrodysplasiáéhoz hasonló.

A KOLLAGÉNROSTOK KÉPZŐDÉSE (FIBRILLOGENESIS) A kollagénrostok képzése a szekréciós (export) fehér­ jék mintájára történik. A durva felszínű endoplasmás reticulumban szintetizált prokollagén fehérje különböző poszttranszlációs módosulásokon esik keresztül, végig­ megy a szokványos exocytoticus útvonalon (Golgi-készülék, szekréciós vacuolumok), majd exocytosissal ki­ ürül az extracellularis térbe. A prokollagénnek fibrillummá történő polimerizálódását, mely már extracellularisan, a termelő sejt (fibroblast) közreműködésével, sza­ bályozásával történik, megelőzi a prokollagén N- és Cvégén egy-egy gátló peptidszakasz (propeptidek) lehasítása. A létrejövő kollagénfibrillumok irányát a fibroblast szabja meg, amelynek felszíni árkaiban polimerizálódiíafc fibrillumokká a tropokollagén-molekulák. A folya­ mat egyes lépéseit a 4-14. ábrán foglaljuk össze. A C-vitamin szerepe. Az alfa-lánc enzimatikus hidroxilálásához (prolin- és lizin-hidroxiláz) és a tripletek stabilizálá­ sához C-vitamin szükséges, melynek hiányában a tripletek még intracellularisan szétesnek, és így az extracellularis kollagénképződés is zavart lesz. Az erek falában a lll-as tí­ pusú kollagén képződésének zavara miatt az erek fala töré­ keny lesz, a gingivában vérzések lépnek fel, a fogak megla­ zulnak és kihullanak. A tengeri felfedező utak hajósainak jól ismert betegsége a C-vitamin-hiány okozta scorbut volt, melynek a fellépését a tapasztalat alapján savanyú káposz­ ta fogyasztásával lehetett megelőzni.

4.3.1.2. RETICU A R IS VAGY RÁCSROSTOK Szövettani metszeteken a vékony rostok gyakran elágazódva, majd újra egyesülve finom térbeli hálózatot (4-15. ábra) hoznak létre, (reticulum = rács, hálózat). A sejtképző szöveték jellegzetes rosttípusa, így a csontvelő, lép, tonsillák és nyirokcsomók finom támasztó apparátu­ sát alkotják, de kis mennyiségben a kötőszövetben min-

rácsrost

4-15. ábra Rácsrostok finom térbeli hálózata lépsinusok közötti pulpakötegekben (Bielschowsky-féle ezüstimpregnáció, 3 40 x).

denütt előfordulnak. A rácsrostokat megtaláljuk a lamina basalis kötőszövet felőli oldalán, a zsírsejtek körül, az erek falában, a simaizomsejtek között, a perifériás idegek kötőszöveti hüvelyeiben, és nagy parenchymás szervek (pl. vese, máj) finom kötőszöveti vázaként is. Hematoxilin-eozin-festéssel a rácsrostok nem különíthetők el a kollagénrostoktól, kimutatásukra alkalmas módszer a PAS-reakció, mely a rosthoz asszociálódott magas poliszacharid-tartalmat teszi láthatóvá. Feltüntethetők speci­ ális ezüstimpregnációval is (rácsrost-impregnáció). Az ezüstionoknak a rostokhoz való affinitása alapján a rácsrostokat argyrophil rostoknak is szokás nevezni. A korábban teljesen különálló rostféleségnek tartott rácsrostokról kiderült, hogy lényegében finom kollagén­ rostok. Fő komponensük a III-as típusú kollagén, A rácsrostot alkotó kb. 20 nm vastag elemi fibrillumok harántcsíkolatot mutatnak. A fénymikroszkóposan meg­ figyelhető rácsrosthálózatot úgy értelmezhetjük, hogy a III-as típusú kollagén elemi fibrillumai kötegeket képez­ nek, amelyek az elágazás helyén két kisebb kötegre vál­ nak szét, ezek pedig újabb szomszédos kötegekhez csat­ lakoznak. A rostok anyagát a retikuláris kötőszövetben a reticulumsejt termeli, mely hosszú, lapos nyúlványaival behüvelyezi az általa termelt rostokat (4-5. és 4-16. áb­ ra). A fibroblastokon és a reticulumsejteken kívül sima­ izomsejtek és Schwann-sejtek is képesek rácsrost alap­ anyagot termelni.

4.3.1.3. RUGALMAS VAGY EASZTIKUS ROSTOK A kollagénrostoknál vékonyabb, drótszerűen kihúzó­ dó rostok, melyek helyenként villaszerűén elágazhatnak, esetleg újra egyesülhetnek. A szokványos szövettani fes­ tésekkel nem festődnek, feltüntetésükhöz speciális festé­ si eljárásokra van szükség. Ilyen a rezorcin-fukszin-fes­ tés, mellyel kékeslila színben festődnek, illetve az orcein-festés, amely barnára festi a rostokat (4-17. ábra). A rostokon kívül a rugalmas anyag lapos membránok for­ májában is rendeződhet, mint pl. az aortafalban vagy az artériák membrana elastica intemájában ( 11- 1., 11- 2. és 11-3. ábra).

124

KÖTŐSZÖVET

rugalmas rostok

4-17. ábra

®

Rugalmas rostok hártyapreparátumban. A finom, vonal­ szerűén kihúzott rostok helyenként elágazódnak vagy új­ ra egyesülnek (Orcein-festés, magfestés hematoxilinnal,

340 x)

A reticulumsejt és a rácsrost viszonya vázlatosan. A reticulumsejtek nyúlványai körülveszik a rácsrostokat

kollagén elemi fibrillumok

elasztin

fibrillin

4-18. ábra • Legfontosabb tulajdonsága, hogy rugalmasan meg­ Rugalmas rost elektronmikroszkópos felvételen, fe r­ nyújtható, majd elengedve visszanyeri eredeti hosszát. de hosszmetszet (40 000 x) Rugalmas rostok a kötőszövetben mindenütt előfordul­ nak, különösen azokon a helyeken, ahol a szervek jelen­ tős alakváltozásoknak vannak kitéve, pl. a tüdőben, nagy resztkötéseinek létrejöttében játszanak szerepet. A lizierekben. Az aorta fala pl. egymással párhuzamosan elhe­ neknél keresztbe kötött, összetekeredett polipeptidláncok lyezkedő rugalmas lemezekből áll, melyek az aorta szél­ révén olyan térbeli hálózat jön létre, mely húzásra defor­ kazán működését és ezzel a folyamatos véráramlást biz­ málódik, majd eleresztve újra felveszi eredeti alakját. Az tosítják. A rugalmas rostok anyaga festetlen állapotban elasztikus rost széli részének fibrillaris szerkezetű állo­ sárgás színű, ezért azok a képletek, amelyekben a rostok mánya egy különleges kötőszöveti rosttípusból, fibrilhalmozottan fordulnak elő, szintén sárgásak. Ilyenek a linből áll (4-11. és 4-18. ábra), melynek szerepet tulajdo­ főként rugalmas rostokból felépülő ligamenta flava a csi­ nítanak az elasztikus rost képződésében. Feltételezések golyái vek között, melyek a törzs előrehajlása alatt meg­ szerint a fibrillin a tropoelasztin-molekulákat olyan el­ nyúlnak, majd a törzs hajlító izmainak relaxációja után rendeződésbe hozza, hogy azok között a megfelelő lizinösszehúzódva a törzset visszasegítik eredeti helyzetébe. keresztkötések létrejöhetnek. Elektronmikroszkópos képen az elasztikus rostok átElasztikus rostok anyagát fibroblastok és simaizom­ metszete különböző nagyságú és alakú, meglehetősen sejtek termelik, valószínűleg hasonló módon, mint azt a sűrű amorf belső állományból és finom fibrillaris szerke- _ kollagénrostok esetében láttuk. A rostképződés első fázi­ zetű széli zónából tevődik össze (4-11., 4-18. és 4-19. áb­ sában a 8-10 nm vastagságú fibrillinből álló fibrillumok ra). A belső amorf rész tartalmazza az elasztikus rost gu- jelennek meg, a termelt elasztin másodlagosan rakódik miszerüen rugalmas anyagát, az elasztint. Az elasztint be ezek közé. felépítő monomer a tropoelasztin-molekula, amelyben hidrofób domének váltakoznak lizineket tartalmazó do4.3.1.4. FIBRILLIN ménekkel. A hidrofób szakaszoknak tulajdonítják az elasztin azon tulajdonságát, hogy ezek a húzóerő meg­ Vékony fibrillumok, melyek 8-10 nm vastagságuk mi­ szűnése után újra eredeti konformációjukba térnek att csak az elektronmikroszkóppal láthatók. Az őket fel­ vissza, a lizingazdag szakaszok pedig a peptidláncok keépítő glikoproteint, a fibrillint humán fibroblast tényé-

125

KÖTŐSZÖVET

elasztin

4.3.2.1. GLUKÓZAMINOGLIKÁNOK ÉS PROTEOGLIKÁNOK Glukózaminoglikánok. Az alapállomány fő kom­ ponensei a glukózaminoglikánok (GAG-ok), melyek ismétlődő diszacharidegységekből felépülő hosszú, nem elágazó szénhidrátláncok (4-20. ábra). A diszacharidát felépítő hexózok típusa, szulfatáltsága és kötéseik mi­ lyensége szerint megkülönböztetnek hialuronsavat, kondroitin-4-, illetve ó-szulfátot, dermatán- és keratánszulfátot. Hialuronsav. A GAG-molekulák közül a legegyszerűbb

4-19. ábra

#

Rugalmas rost szerkezetének vázlata. A rost szélén fibrillinből álló rostköpeny, a rost belsejét az elasztin homogén állománya (benne itt-ott fibrillinből álló kötegek) tölti ki.

szetek felülúszójából izolálták. Immuncitokémiai mód­ szerrel kimutatható szinte mindenütt a kötőszövetben, valamint izmokban, a szaruhártya Descemet-membránjában, a lencsefüggesztő rostokban (zonula ciliaris). Marfan-szindróma. Valószínű, hogy a detektív fibriIlin kép­ ződés az oka az egyik kötőszöveti megbetegedésnek, az ún. Marfan szindrómának, melyben az elasztikus rostképződés károsodása dominálja a tüneteket. Ezekben a betegekben a szokatlanul hosszú alsó és felső végtagok mellett az aorta kóros tágulatát találjuk. Az utóbbi az elasztikus lemezek képződési zavarára vezethető vissza és gyakran rupturát okoz. A Marfan-szindrómához társuló látászavarok a cornea Descemet-hártyájának és a lencse-függesztő rostoknak a károsodásával magyarázhatók.

4.3.2. AMORF ALAPÁLLOMÁNY A rostok és a sejtek közötti tereket filamentosus mole­ kulákból felépülő térbeli rácsozat, gél tölti ki, melyben fénymikroszkóppal nem fedezhetünk fel szerkezetet (in­ nen neve: amorf). Jelenlétére a mikroszkópban csak ab­ ból következtethetünk, hogy ezekben a terekben basophiliát és metakromáziát mutató anyag helyezkedik el. Szokványos szövettani készítményekből még így is hi­ ányzik, mert általában rosszul fixálható és kioldódik. A makromolekuláris váz alkotóelemeit két nagy csoportra oszthatjuk, ezek a glukózaminoglikánokból és fehéréből állóproteoglikánok és a kötőszövet komponenseit össze­ kötő adhéziós molekulák.

és legősibb, mely az embryonalis fejlődésben is korán megjelenik. Diszacharidegysége glukuronsavból és n-acetilglukózaminból áll. Igen hosszú láncokat tud ké­ pezni, amelyben az ismétlődő egységek száma a több ez­ ret is eléri, molekulatömege pedig több millió is lehet. El­ térően a többi GAG-molekulától, nem kötődik kovalen­ sen fehérjéhez (így nem képez proteoglikánt), és nem tartalmaz szulfátcsoportokat. Több-kevesebb mennyi­ ségben minden szövetben előfordul, nagyobb arányban az üvegtestben, a laza kötőszövetben, a csigolyaközti porckorong nucleus pulposusában, a köldökzsinórban, az ízületi folyadékban és inak nyákos tömlőiben. Erős víz­ kötő képessége miatt hatékony vízraktár, nyomással szemben ellenálló (kötőszövet turgora!), viszkozitása kö­ vetkeztében jó kenőanyag ízületi végek között és ínhü­ velyekben. Strukturális szerepe is van az óriási aggrekán proteoglikánok összekötésében. Az embryonalis hám a kötőszövet felőli oldalán szekretálja, ahol sejtmentes extracellularis állományt képez, amelyen sejtek sejtek vándorolni képesek. A hialuronsav sebgyógyulások al­ kalmával is nagy mennyiségben képződik. Lebontását a hialuronidáz enzim végzi, biztosítva ezzel az extracellu­ laris mátrix fiziológiás átépülését. Egyes baktériumok is képesek hialuronidáz termelésére, és ezzel az extracel­ lularis mátrix fellazítására, miáltal invazív képességük a kötőszövetben jelentősen megnő. Kondroitinszulfát. Az előbbi GAG-hoz hasonló szerke­ zettel bír, azzal a különbséggel, hogy az N-acetilglukózamin helyett N-acetil-galaktózamint tartalmaz, továbbá, hogy ezen a molekulán a 4-es vagy 6-os szénatomon szulfátcsoportot is hordoz. Számos proteoglikánon meg­ található. Dermatánszulfát. Hasonló a kondroitinszulfáthoz, a kü­ lönbség csak az, hogy glukuronsav helyett iduronsavat találunk. Keratánszulfát. A diszacharid itt szulfátéit N-acetilglukózaminból és ugyancsak szulfátéit galaktózból áll. Heparánszulfát. A véralvadásgátló heparinnal rokon, de azzal nem azonos GAG, amely gyakran kötődik sejtek felszínéhez.

Proteoglikánok. A kondroitin-, dermatán- és kera­ tánszulfát fehérjékhez kötődik egy szerinhez kapcsolódó tetraszacharid-darabbal (xilóz-galaktóz-galaktóz-glukuronsav). Egy ilyen ún. tengelyfehérjéhez változó számú GAG-lánc tartozhat (4-20. ábra), az 1-2-től (pl. dekorin, biglikán) egészen 30-40-ig (verzikán), vagy akár 150-ig (aggrekán). Ezeket a fehérje-GAG komplexeket, ame­ lyek molekulatömege igen tág határok között változik, proteoglikánoknak nevezzük. A kötőszövet amorf alap­ állománya tehát lényegében proteoglikánokból áll, me­ lyek kollagén elemi fibrillumokhoz, hialuronsavhoz

126

KÖTŐSZÖVET

ismétlődő diszacharidegységek

kapcsolódó tetraszacharid

—

G AG oldallánc

GAG oldallánc HS- heparánszulfát CS-kondroitinszulfát KS-ke rátán szül fát DS-dermatánszulfát

'-C

< CD T C d)

HS/CS HS/CS

szindekán

P

CS/DS

b

szerglicin dekorin

biglikán verzikán

aggrekán

4-20. ábra Proteoglikánok. A kép felső és bal oldali részén a proteoglikán molekuláris szerkezeti vázlata: a GAG-lánc egy négy hexózból álló tetraszachariddal kapcsolódik a tengelyfehérje polipeptidláncához (a szerin aminosavnál). Középen és alul néhány proteoglikánt látunk, a felső sorban membrán-proteoglikánokat, az alsó sorban az ECM-ben előforduló néhány proteoglikánt.

asszociálódnak (4-21. ábra), és adhéziós molekulák ré­ vén a kötőszövet egyéb elemeihez kötődhetnek. A proteoglikánok változatossága. A kötő- és tá­ masztószövetekben a proteoglikánok óriási változatossá­ gát találjuk meg. Igen tág határok között mozog a ten­ gelyfehérje mérete és szerkezete, változatos a GAGláncok száma, összetétele, szulfatáltsági foka, előfordul­ hatnak egészen kis proteoglikánok, mindez annak megfe­ lelően, hogy a szervezet milyen helyén, milyen struktúrá­ ban alakult ki, és milyen funkcióhoz alkalmazkodott. A proteoglikánok között a sejtmembránhoz kötötteket is is­ merünk (pl. szindekán), amelynek tengelyfehérjéje a membránon átérő integráns membránfehéije, a GAGláncokat a fehérjének a membránból kiálló darabján talál­ juk. A proteoglikánok biológiai jelentősége. A GAGláncok sok negatív töltésű csoportjuk következtében sok kationt, ezek pedig igen jelentős mennyiségű vízmoleku­ lát kötnek meg. A negatív töltések miatt a GAG-láncok (egymást kölcsönösen taszítva) egyenesek, merevek, a hozzájuk kötött vízmolekulák miatt az egész proteoglikán-komplexet nyomással szemben ellenállóvá teszik. Ennek a mechanikai sajátságnak különösen nagy jelentő­ sége van a nyomásnak kitett szövetekben, mint pl. a porc­ szövetben. Nagy hidratáltságuknak még a laza kötőszö­ vetben is jelentősége van, ahol a kötőszövetnek nyomás­ sal szemben tanúsított rugalmas ellenállását, turgorát biz­

tosítják. Időskorban a proteoglikán-molekulák szerkeze­ te változik, vízkötő képessége csökken, mely a szövetek turgorának csökkenését és a bőrben ráncok képződését okozza. Aggrekán. Legjobban ismert a porc alapállományának fej­ lett proteoglikánja, az aggrekán. A hengerded struktúra ten­ gelyében a kb. 250 kD molekulatömegű tengelyfehérje van, ehhez oldalról kapcsolódnak a kondroitinszulfát és keratánszulfát GAG-láncok (kb. 150). Az egész komplex moleku­ latömege eléri a 3 milliót. A tengelyfehérje kezdeti szakasza tapad hozzá a hialuronsavlánchoz, ezt a kapcsolatot egy kapcsolófehérje is erősíti. A hialuronsavra „felfűzött” aggrekánok együttesen egy kb. 100 millió molekulatömegű tér­ beli struktúrát hoznak létre, akkora térfogattal, mint egy baktérium!

A proteoglikánok beilleszkedése a kötőszövet egé­ szébe. Proteoglikánok szervesen integrálódnak a kötő­ szövet többi komponenséhez. Elektronmikroszkópos vizsgálatok szerint periodikusan kötődnek a kollagén ele­ mi fibrillumaihoz (különösen jelentős ez a rácsrostok esetében), a lamina basalishoz (amelynek többnyire szer­ ves alkotóelemét képezik), de a kötőszöveti sejtek felszí­ néhez is. Ezeket a kapcsolatokat tovább erősítik a kötő­ szövet adhezív molekulái (lásd alább). Kötőszöveti diffúziós terek. A proteoglikánokból felépülő, térkitöltő makromolekuláris váz még mindig elég laza szerkezetű ahhoz, hogy víz és különböző anya-

127

KÖT ŐSZÖV E T

intermedier (keratin) filamentumok a hámsejt cytoplasmájában

féldesmosoma lamina basalis (IV-es típusú kollagén)

horgonyzó filamentumok (Vll-es típusú kollagén)

l-es típusú kollagénfibrillumok hialuronsav verzikán (proteoglikán)

4-21. ábra

$

Extracellularis m átrix a hámréteg közelében. Könnyebb áttekinthetőség céljából az egyes komponensek nem méretará­ nyosak, és számos komponens hiányzik (pl. további kollagéntípusok, adhéziós molekulák).

gok diffúziója számára utat biztosítson. Különösen fon­ tos ez a körülmény a laza kötőszövetben, amely a capillarisok és a parenchymás sejtek között biztosít diffúziós já ­ ratokat. Ez a tér egyben a szervezet szabad, könnyen mo­ bilizálható vízmennyisége 90%-ának ad tárolási lehető­ séget (vízraktár).

4.3.2.2. A KÖTŐSZÖVET ADHÉZIÓS MOLEKULÁI A kötőszövet egyes elemei, sejtek, rostok, proteoglikánok nem egyszerűen egymás mellett léteznek, ha­ nem igen szoros struktúrális és funkcionális kapcsolatban vannak egymással. Az elemek egymáshoz való dinami­ kus integrálódását egy sor olyan molekula segíti elő, amely legalább két kötőhellyel rendelkezik, és így híd­ szerű kapcsolatot hoz létre két struktúra között. Az adhéziós molekulák nagyon korán, az embryonalis kötőszövetben a kollagéneket megelőzve jelennek meg, és így a szervek kialakulásának morfogenetikus folyama­ tában, elsősorban a sejtvándorlásban lényeges szerepet játszanak.

Sejt-ECM kapcsolat. Az ECM-mel kapcsolatba lépő sejtek membránjukban specifikus ECM-receptorokat tar­ talmaznak. Ezek közül a legjelentősebbek az integrinek (92. oldal, 2-80. ábra), melyek két peptidláncból álló in­ tegráns membránfehérjék, extracellularis végükön speci­ fikus kötőhellyel az ECM valamelyik komponense szá­ mára. Az utóbbi (pl. kollagénrost) kötődhet közvetlenül az integrinhez (pl. az RGD-szekvencia révén), vagy köz­ vetve, egy adhéziós molekula közbeiktatásával. A leg­ gyakoribb adhéziós molekula a fibronektin, amely két hosszú láncból felépülő dimer, többféle kötőhellyel az integrin, kollagén, heparin, fibrin számára, 2-81. ábra). Ilyen módon a sejtet nemcsak kollagénrostokkal, hanem más ECM-komponensekkel is képes összekötni (4-22. ábra). Az integrin-fehéijecsaládnak azt a tagját, amely a fibronektint specifikusan köti, fibronektinreceptornak is nevezik. További adhéziós molekula a sejt és a lamina basalis közti kapcsolatot biztosító laminin (90. oldal, 2-81. ábra). A három peptidláncból álló laminin, a fibronektinhez hasonlóan, szintén több kötőhellyel rendelke­ zik, ezek közül az egyik a sejtmembrán megfelelő integ-

128

KÖT Ő SZÖ V E T

. . aktinfilamentum

adapter a-aktinin fehérjék

Sejt és ECM kapcsolata molekuláris szinten. A kép bal oldalán az integrinen keresztül történő kapcsolat látszik (kollagén, fibronektin, integrin, vinculin, talin, a-aktinin és mikrofilamentum), jobb oldalán az ECM és a microfilamentum közötti kapcso­ latot a szindekán hozza létre adapter fehérjéken keresztül.

rinjéhez (laminin receptor), egy másik pedig a lamina basalist felépítő IV-es típusú kollagénhez kapcsolódik. A fibronektin és laminin mellett még számos további adhé­ ziós molekula ismeretes. A sejt és mátrix közötti kapcso­ latnak egy másik változatát képezi egy integráns memb­ ránfehérje, a szindekán (4-20. ábra), amely lényegében egy membránba épített proteoglikán, néhány heparánszulfát és kondroitinszulfát GAG-lánccal az extracellularis oldalon. Tekintve, hogy a fibronektinnek a heparánszulfát számára is van kötőhelye, a fibronektin ezen az úton is kötődhet a sejtfelszínhez. Kapcsolat az ECM komponensei között. Az adhézi­ ós molekulák nemcsak a sejtek és az extracellularis mát­ rix között biztosítják a kapcsolatot, hanem többféle kötő­ helyük következtében a mátrix egyes komponenseit (proteoglikánokat, kötőszöveti rostokat, fibrint) is képe­ sek összekötni egymással és magasabb szerveződésű rendszerbe integrálni. Ilyen funkciója a már említett fibronektinnek is van, de további molekulák is ismertek. Az entaktin a lamininhez és a IV-es típusú kollagénhez egyaránt kapcsolódik, és így feltételezhetően a basalis membránokat stabilizálja. A trombospondin, mely leg­ nagyobb mennyiségben a thrombocyták granulumaiban található, és onnan a véralvadás során szabadul fel, kolla­ génhez, proteoglikánokhoz, fibronektinhez és fibrinogénhez kötődik, ezzel az extracellularis mátrix makromolekuláris hálózatának létrejöttét segíti.

4.3.2.3. LAMINA BASALIS Hámrétegek, endothel, glia kötőszöveti határán vé­ kony, fénymikroszkóposan is felfedezhető határréteg van, melyet basalis membránnak (régiesebb nevén alap­ hártyának) neveztek el. Hasonló réteg borítja be, veszi

körül az izomsejteket, izomrostokat, a zsírsejteket, sőt a perineuriumot képező lapos sejteket is. A membrán klasszikus szövettani leírások szerint szénhidrátokban gazdag (PAS-reakció!) és vékony rétegben rácsrostokat tartalmaz. Finomabb szerkezetét elektronmikroszkópos vizsgá­ latok derítették fel, amelyek a következő szerkezeti ele­ meket mutatták ki (3-2. ábra): 1. Lamina basalis. Vékony összefüggő réteg, alaposabb megtekintésre további két rétegre bontható: • lamina rara, közvetlenül a sejtmembránt határoló, üresnek vagy igen laza szerkezetűnek látszó vé­ kony folyamatos réteg, és • lamina densa, tömött, filamentáris szerkezetű, ugyancsak folyamatos és egyenletes vastagságú ré­ teg. 2. Lamina fibroreticularis. Főként rácsrostokból (IIIas típusú kollagén) álló lapos hálózat, amely a lamina basalishoz illeszkedik hozzá. Ez a réteg különösebb átmenet nélkül megy át a szokványos kötőszöveti mátrixba. Valószínűleg ez az a réteg, amelyet a hisztológusok korábban basalis membránnak (alaphár­ tyának) írtak le. Molekuláris szerkezet (4-23. ábra). • A lamina densa vázát IV-es típusú kollagén alkotja. A molekulák a felszínnel párhuzamos lapos hálózato­ kat hoznak létre, amelyek egymásra épülve oldal­ irányban is összekötődnek (4-24. ábra). Ebbe az alap­ szerkezetbe ágyazódnak be a (fentebb említett) lamininmolekulák úgy, hogy az integrinhez kötődő végük kiáll a lamina rara felé. A lamina densa alapszerkeze­ tét további molekulák stabilizálják, ilyenek pl. az entaktin és nidogén adhéziós molekulák vagy a pro-

129

KÖTŐSZÖVET

keratin intermedier filamentum

aktinfilamentum adapter fehérjék

adapter fehérjék membrán integrin »— -

plakk

integrin Bp180 laminin

lamina densa (IV-es típusú kollagén)

lamina densa (IV-es típusú kollagén) laminin

horgonyzó filamentumok

a kollagénfibrillum

4-23. ábra A hámsejt és a lamina basalis kapcsolata molekuláris szinten. A: Lamina basalis lamina densája (IV. típusú kollagén + egyéb fehérjék és proteoglikánok) általában laminin, az azt megkötő integrin, valamint adapter fehérjék közreműködésével kapcsolódik a sejtváz microfilamentumaihoz, a másik lehetőséget a szindekán jelenti. B: Féldesmosoma és az ECM viszonya. A sejt és a lamina densa közötti kapcsolatot itt is elsősorban integrin és laminin biztosítja, az integrinek cytoplasmaticus vége a membránhoz közeli tömött rétegbe, plakkba horgonyzódik ki, amelybe a másik oldalon keratin intermedier filamentumok ágyazódnak bele. További összeköttetést jelent még egy integráns membránfehérje (B P 180). A lamina densát finom horgony­ zó filamentumok (VII. típusú kollagén) kötik a kollagén fibrillumaihoz

teoglikánok (mint pl. a három GAG-láncot hordozó perlekán). m A lamina rarában húzódnak a lamina densát a sejt­ felszínhez kötő molekuláris részletek (integrinek ki­ nyúló végei, lamininek kiálló részletei, a szindekán GAG- láncai, a lamina basalishoz kötődő proteo­ glikánok). • A lamina fibroreticularis III-as típusú kollagénrost­ jait horgonyzó filamentumok (VH-es típusú kollagén) és fibrillinrostok kötik a lamina densához. A basalis membrán jelentőségét bizonyítják azok a transzgenikus állatokkal történt kísérletek, melyekben a IV-es kollagént, vagy a lamina basalis más molekuláris komponensét rontották el genetikailag. Ilyen állatok vagy életképteleneknek bizonyultak, vagy súlyos rendel­ lenességeket mutattak. A basalis membrán funkciója sokoldalú: • elsősorban mechanikai jellegű, a sejteket nagy felüle­ ten köti hozzá az ECM-hez (az integrinek cytoplasmatikus végeihez adapter fehéijéken keresztül sejtvázelemek: aktin filamentumok és intermedier fila­ mentumok kötődnek), • fontos sejtbiológiai szerepe van, mert a sejtnek a lamina basalishoz való kötődése jelátviteli folyamato­ kat indít el a sejt belseje felé, amelyek szabályozzák a membránhoz tapadó hámsejtek életben maradását, osztódását, polaritását és egyéb funkcióit, m molekuláris szűrőként működik, elsősorban a vese

IV-es típusú kollagén­ molekulákból felépülő kétdimenziós hálózat

a kétdimenziós hálózatokból felépülő rendszer

4-24. ábra

#

A IV-es típusú kollagénmolekulák elrendeződése a lamina basalisban (lamina densa)

130

K ÖT Ő SZ Ö V E T

glomerulus-capillarisaiban (itt szerkezete vastagabb, és összetétele némileg módosult, mert a IV-es kolla­ gén speciális változataiból épül fel, és a perlekán is je ­ lentős komponense).

4.4. A KÖTŐSZÖVET TÍPUSAI A kötőszövet rendkívül adaptív szövetféleség, amely igen jól alkalmazkodik a szervezet különböző helyein felmerülő követelményekhez. Míg egyes helyeken egy­ szerű hézagkitöltő szerepe van, más helyeken aktívan részt vesz a szervezet immunvédekezésében, vagy igen jelentős mechanikai hatásoknak kell ellenállnia. Ezek kö­ zött számos átmenet is lehetséges, ennek megfelelően igen sokféle formában jelenik meg. A kötőszövet egyes típusainak a rendszerbe foglalása ezért nem könnyű fel­ adat. A kötőszövet osztályozásában többféle felfogás ér­ vényesül a szöveti alkotóelemek (sejt és rost), a funkció vagy fejlődésbeni momentumok szempontjai szerint. Mindegyik osztályozásnak megvan a maga jogosultsága és természetesen a hátránya is, mert szinte egyik fajta csoportosításba sem fér bele valamennyi kötőszöveti tí­ pus. A kötőszövet eredete, embryonalis kötőszövet. A kötő­ szövet a fej és nyak régió kivételével a m esoderm ából fej­ lődik. A mesoderma tagozódása (somita, középlemez és ol­ dallemezek) után valamennyi középső csíralemez-állo­ mányból kialakulhat. A fej (és részben a nyak) területén a kötőszövet a feji ganglionlécből származik. Ezért a feji ganglionlécszakaszt a törzsivel ellentétben m esectoderm ának is nevezik, ez a kopoltyúívek kötőszövetét, váz- és izomrendszerének elemeit fogja szolgáltatni. A somiták, kö­ zép- és oldallemezek megjelenésükkor hámjellegű struktú­ rák, ezek az ontogenesis során felbomlanak, a sejtek inten­ zív vándorlásba kezdenek, miközben a hámjellegű sejtek­ ből orsó vagy csillag alakú, multi potens sejtek, a kötő- és tá­ masztószövetek (porc, csont) sejtjeinek előalakjai alakul­ nak ki. Ezen strukturális átalakulás alatt differenciálódás, funkcionális érés is történik, mert ezek a primitív, multipo­ tens sejtek (vagy mesoblastok) az extracellularis mátrix ros­ tos és amorf összetevőit kezdik termelni.

A kötőszövet ontogenetikai kialakulását követve be­ szélhetünk embryonalis és „érett” kötőszöveti típusokról. Az érett kötőszövetek osztályozásában általánosan elfo­ gadott a rostok és sejtek aránya alapján történő további felosztás.

4.4.1. Embryonalis kötőszövet 4.4.1.1. MESENCHYMA Közvetlenül a somitákból, közép- és oldallemezekből valamint mesectodermából keletkező primitív kötőszö­ vet. Sejtjei, a multipotens mesoblastok orsó- vagy csillag alakúak, nyúlványaikkal egymással érintkezésben állnak (4-25. és 4-26. ábra). A sejtek között eleinte kollagén és elasztikus rostok még hiányoznak, az extracellularis mát­ rix fő alkotóeleme a hialuronsav és a fibronektin. A ké­ sőbbi kötőszövet-hám határon csak laminin képezi a lamina basalis fő alkotóelemét. A kötőszöveti rostok a mesenchyma érése során fokozatosan jelennek meg. Kevéspluripotens mesenchymalis sejt általános véle­ mény szerint a felnőtt kötőszövetben is fennmarad, me­ lyek szükség esetén különböző (főként növekedési) fak­ torok hatására aktiválódnak, osztódni kezdenek, és támasztószöveti progenitor sejteket hoznak létre. Az ilyen meghatározott irányokban elkötelezett progenitor sejtek a továbbiakban osztódva és tovább differenciálódva spe­ cifikus támasztószöveti sejtekké (fibroblastokká, chondroblastokká, osteoblastokká) alakulnak át, és részt vesz­ nek a szövet regenerációjában. Capillarisok és postcapillarisok falához tapadt ún. pericytáról is feltételezik hogy pluripotens sejt, és képes endothellé, simaizom­ sejtté és alkalmanként fibrocytává is differenciálódni.

4.4.1.2. ÉRETT KOCSONYÁS KÖTŐSZÖVET (WHARTON-KOCSONYA) A köldökzsinór jellegzetes kötőszövete (4-27. ábra). Mesenchymából alakul ki, attól annyiban különbözik, hogy nyúlványos sejtjei enyhén basophil festődésűek és a kocsonyás szerkezetű bőséges alapállományban (hialu­ ronsav'.) vékony kollagénrostok is megjelennek. A köl­ dökzsinór belsejében futó véna umbilicalis és a két artéria umbilicalis a nagy folyadéktartalmú „kocsonyába” van­ nak beágyazva, mely rugalmas védelmet nyújt az erek­ nek az összenyomással szemben. A köldökzsinórt az amnion köbhámja borítja be.

4.4.2. Érett kötőszövetek 4.4.2.1 SEJTDÚS KÖTŐSZÖVETEK

Kötőszövetféleségek

Reticularis kötőszövet I. 1

.

2.

Embryonalis kötőszövet

II.

mesenchyma

1

.

érett kocsonyás kötőszövet (Wharton-kocsonya)

Érett kötőszövet sejtdús A) reticularis B) areolaris C) spinocellularis

2.

rostdús A) laza rostos B) tömött rostos a) rendezett b) rendezetlen

A z elsősorban a vérképző és nyirokszervek vázát al­ kotó kötőszövet (12-31. ábra) támasztóeleme a finom térbeli hálózatot képező rácsrost (III-as típusú kollagén). A rácsrosthálózat felszínét tökéletesen beburkolják a reticulumsejteknek nevezett módosult fibrocyták. A rácsrostok által kimerevített reticulumsejt-hálózaton nagyszámú macrophag vándorol, míg a hálózat hézagait a lymphoid, csontvelő esetén a myeloid elemek töltik ki. A rácsrostokat beburkoló reticulumsejtek (4-5. és 4-16. ábra) kedvező mikrokömyezetet jelentenek ezen sejtek

131

KÖTŐSZÖVET

%

%

¥

(■ , ■ ■ ■ H M * «

T

■m ' -

%#

£

*

^

^

1

4

Jk : 5 4

Jt

%™ *

v

A,

W

I*

i

* - *

i

[%

>4

*

t

' >£' ’W

^

1

*** t

m

m

i .

'

% ♦

M m

:.-r

;

4

t #

t

> # , jÉgl.

" 'i 0 %

4 *

m

f*'

a 9

* ”V

*

#

9

•- -

l m \

$

%

é

,

9

9 /

'

V * %

'* K

*

0

M

-

'

'

.k

4

..

,

•, 1

v": , , :•

*

/

*

r

. •** ' * 0 , ^ wM ?» / W íw

u

t

T

i

#

■;f" f: r ,fafej, ?

V Jk

t é

4-25. ábra Mesenchyma.

Nyúlványos sejtekből álló hálózat, kevés intercellularis állom ánnyal. Chorionboholy (HE, 2 5 0 x )

számára, amelyben azok megfelelő módon differenciá­ lódhatnak A szervezet egyes helyein (trachea, bél) a nyálkahár­ tya laza rostos kötőszövete helyén inkább reticularis kö­ tőszövetet találunk. Itt a nyirokszövetre jellemző átalaku­ lás jeleit figyelhetjük meg, nagyszámú nyiroksejttel, plasmasejttel, makrophaggal és egyéb mobilis kötőszö­ veti sejttel (13-35. ábra).

Areolarís kötőszövet Helye elsősorban az omentum május, ahol a mesothel két rétege között (nevének megfelelően) kis „foltszerű” területek formájában jelenik meg. Ezek a „tejfoltnak” ne­ vezett sejtszaporulatok macrophagokból, lymphocytákból, plasmasejtekből és fibrocytákból állnak. Számuk és helyük folyton változik a cseplesz zsíros szövetének állo­ mányában, ezért valójában a laza rostos kötőszövet aktu-

4-27. ábra Érett kocsonyás kötőszövet.

# Köldökzsinór (HE, 1 8 0 x )

ális állapotának helyi kifejezői. Leginkább a trachea és a bélboholy állandóan változó, sejtdús, reticularis jellegű szövetével hasonlítható össze.

Spinocellularis kötőszövet A petefészekben és a méh nyálkahártyájában a kötő­ szövetnek különösen sejtdús formáját találjuk. A több­ nyire orsó alakú sejtek két végükön erősen kihegyesedettek és gyakran képeznek egy irányban orientált csoporto­ kat. A petefészekben különösen kifejezett ez az elrende­ ződésük, itt halraj szerű alakzatokban találjuk meg őket (4-28. ábra). A sejtek között az intercellularis állomány aránylag kevés, finom kollagén- és főként rácsrostok for­ dulnak elő. A sejtek hormonális hatásokra érzékenyek. 4.4.2.2.ROSTDÚS KÖTŐSZÖVETEK

Laza rostos kötőszövet kollagénrost

mesenchymalis sejt

4-26. ábra Mesenchymalis sejt elektronmikroszkópos képe.

m

Az intercellularis térben már kollagén fibrillum ok vannak jelen

(3500X)

A főként finom kollagénrostokból összefonódó laza rostos kötőszövet a test legelterjedtebb kötőszövetfélesé­ ge (4-29. ábra). Az I-es és Ill-as típusú kollagén képezi a szövet domináns rostos elemeit, melyek mellett testtájan­ ként különböző mennyiségben elasztikus elemek és fibrillin is mindig jelen vannak. A rostok között elszórtan fibrocytákat, kis számban zsírsejteket és mobilis kötőszö­ veti sejteket is találhatunk. A szervezetben szinte mindenütt előfordul, kitöltve a parenchymás szervek hézagait, diffúziós utat alkotva az erek és a parenchymás sejtek között. Elsőrangú szerepe van a sima és harántcsíkolt izmok működőképes szervvé történő összekapcsolódásában, az axonok perifériás ideg­ gé való rendeződésében is. Támasztékul szolgál a test külső és belső felületét takaró hámnak, és rugalmas ágyat képez az erek és perifériás idegek számára. Laza rostos kötőszövet adja az erek és a különböző szervek legkülső, a környezethez kapcsolódó rétegét, adventitiáját, és vá­ lasztja el a mirigyek lebenyeit is egymástól. Az üreges szervek nyálkahártyáját is ez a kötőszövet köti az izmos alaphoz (submucosa).

132

KÖTŐSZÖVET

4-28. ábra

4-29. ábra

Spinocellularis kötőszövet ovariumból. Figyeljük meg a sűrűn elhelyezkedő sejtek helyenként halrajra emlékeztető vonulatait (HE, 1 8 0 x).

Laza rostos kötőszövet ajakból. A kollagén rostok lazán, rendezetlenül helyezkednek el (HE, 1 8 0 x).

Tömött rostos kötőszövet A kollagénrostok szorosan egymás mellett tömörülve köteges vagy lemezes struktúrákat hoznak létre, és a kis­ számú fibrocyta ezek közé beszorítva található meg. A szövet a kisszámú sejt és ér miatt alacsony anyagcseréjű (bradytrop). Ilyen kötőszövet képezi az inak, szalagok, izületi tokok, ínhüvelyek, csontközötti membránok és aponeurosisok fő tömegét. A rostok lefutása lehet rende­ zett vagy fonatos szerkezetű, melynek alapján további klasszifikáció lehetséges.

ínszövet. A párhuzamosan futó elemi kollagénfibrillumok között a tendocyták sorokba rendezetten helyezkednek el (HE, 5 2 0 x).

m

a) A rendezetlen tömött rostos kötőszövetben a vastag kollagénkötegek a tér minden irányában összefonód­ va helyezkednek el, bár gyakran mutatnak némi irá­ nyítottságot is. Ilyen hely a bőr kötőszövete, a dermis, amelynek minden irányból ható húzó erőknek kell el­ lenállnia (19-2. és 19-13. ábra). b) A rendezett tömött rostos kötőszövetben a kollagén­ rostok rendszerint kétféle rendezettséget mutatnak. • Az egyik változatban az összes rost szigorúan pár­ huzamosan orientált, ez az ún. párhuzamos rostos kötőszövet vagy ínszövet (4-30. ábra). Klasszikus képviselői a támasztórendszer szalagjai és a haránt­ csíkolt izmok inai. Az inakban kollagénfibrillumok vastag kötegei kábelekként futnak egymás mellett, és a közöttük maradó szűk térben sorokba préselődve a tendocytáknak nevezett fibrocyták helyez­ kednek el. Nemcsak elhelyezkedésük, de alakjuk is alkalmazkodik a rendelkezésükre álló térviszo­ nyokhoz, ennek megfelelően lapos, számyszerű nyúlványaik a kollagén oszlopok közé szorulnak be („szárnyas sejtek”). Az ín vérellátását a külső felszínén található laza vagy lemezes kötőszövet (peritendineum extemum) biztosítja, mely sövényszerűen beterjedhet egyes helyeken az ín belsejébe (peritendineum intemum). A sövények egyben a nagyobb kötegek egymás melletti elcsúszását is le­ hetővé teszik. Az inakat, szalagokat párhuzamos kollagénrostok tömege képezi, de előfordulnak ru­ galmas rostokból felépülő rugalmas szalagok is (a csigolyaívek közötti ligamenta flava formájában). Az ilyen szalagokat túlnyújtás ellen a bennük futó kollagénrostok védik. # A rendezett tömött rostos kötőszövet másik fajtáját az ún. lemezes kötőszövet képezi, amelyben a kol­ lagénrostok lemezeket alkotnak. Legjellegzetesebb képviselője a szemgolyó szaruhárty&ja (22-4. áb­ ra), ahol akár 50-60 ilyen lemez illeszkedik egy­ másra olyan módon, hogy a lemezekben a kolla­

133

KÖT ŐSZÖVET

génrostok lefutási iránya alternálva változik (több­ nyire merőleges egymásra). Ez az elrendezés az asztalosiparban közismert rétegelt lemezhez ha­ sonlóan igen nagy formatartó és ellenálló képessé­ get ad a struktúrának. A lelapult fibrocyták a leme­ zek közé beszorítva helyezkednek el. Hasonló, bár kevésbé szabályos elrendeződést találunk a szem­ golyó ínhártyájában, vagy a here és a penis tunica albugineájában is (4-31. és 22-3. ábra). A különböző kötőszöveti típusok nem határolódnak el élesen egymástól. Gyakran követhető az egyik kötőszö­ vetféleségnek a másikba való átmenete, egymáshoz való kapcsolódása a nyirokszervekben. A nyirokcsomó tokja és a durva trabecularis állománya rendezetlen tömött ros­ tos kötőszövet, mely a szerv belsejében elvékonyodva az erek körüli adventitiává, azaz laza rostos kötőszövetté módosul, erre pedig a sejtdús reticularis kötőszövet finom váza támaszkodik.

4-31. ábra

$

Lemezes töm ött kötőszövet a here tokjából (tunica albuginea, HE, 1 8 0 x).

5. Zsírszövet Oláh Imre \

Az emberi szervezet csak időnként táplálkozik, de ál­ landóan energiát fogyaszt. Ezért szüksége van energia­ raktárra, ahol az energiát nagy energiatartalmú vegyületekben tárolja. Az utóbbi célra a zsírok, lipidek felelnek meg a legjobban, mert specifikus energiatároló képessé­ gük a legnagyobb. A kötőszövetnek azt a fajtáját, mely zsírok tárolására specializálódott, zsírszövetnek nevez­ zük. A zsírszövet szervezetünk egyik, tömegében legna­ gyobb és komplex funkciót ellátó szerve: mechanikus (védelem és helykitöltés), energiatároló (hő- és vízház­ tartás) és szekréciós (leptin, adiponektin és rezisztin) müködösével vesz részt a szervezet homeosztázisában. Két­ féle zsírszövetet, az ún. sárga és az ún. barna zsírszövetet különítünk el, a kettő nemcsak színében, hanem számos egyéb tulajdonságában is különbözik.

zsír

5-1. ábra

lipidcseppek

•

Sárga és barna zsírszövet zsírsejtjének összehasonlí­ tása. Vázlatos rajz.

5.1. SÁRGA (FEHÉR) ZSÍRSZÖVET A zsírsejt (adipocyta). A zsírszövet jellegzetes sejtje, a zsírsejt (adipocyta), kb. 100 pm átmérőjű hatalmas, gömbölyű sejt, mely térfogatának túlnyomó részét egyet­ len óriási zsírcsepp tölti ki (unilocularis, univacuolaris elhelyezkedés). A zsírcsepp a cytoplasmát a maggal együtt a sejt szélére szorítja, ezért a metszeti képen a cytoplasma vékony vonalként látszik, amelyet az ugyan­ csak lapos sejtmag boltosít ki („pecsétgyűrű alak”, 5-1. ábra). A zsírsejt nagysága és a benne tárolt zsír miatt sé­ rülékeny, mechanikai ellenálló képességéhez a sejten be­ lül a zsírcseppet körbevevő vimentin intermedier filamentumok alkotta sejtváz, a sejten kívül pedig a sejtet kosárszerüen körülvevő rácsrosthálózat járul hozzá. A zsír­ sejt felszínét a rácsrosthálózaton belül lamina basalis ha­ tárolja el a környezetétől. A zsírsejt működése szorosan kötődik a vérhez, ahonnan a trigliceridek szintéziséhez szükséges alapanyagokat felveszi, illetve ahová anyago­ kat lead, ennek megfelelően a sejtet sűrű capillarishálózat veszi körül.

A zsír szövettani kimutatása. A zsír a szokványos beágya­ zási és festési módszerekkel k i o l d ó d i k a preparátumból (zsíroldók, lásd 10. oldal), ezért a rutin szövettani metsze­ tekben a sejt üresnek látszik (5-2. ábra). Amennyiben a zsírt a sejtekben ki akarjuk mutatni, f a g y a s z t o t t m e t s z e t e ­ k e t kell készítenünk, amelyeket neutrális festékekkel (z s ír ­ f e s t ő k k e l , pl. szudánvörös) kell megfestenünk (5-3. ábra). Másik, ritkábban használt lehetőség zsíroknak a szöveti preparáció során történő megőrzésére az o z m iu m - fix á lá s , amely a zsírokat, lipideket oldhatatlanná, és ezzel a rutin szövettani technikára is alkalmassá teszi. A zsír ilyenkor barnásfekete színben látszik.

A zsírsejtek egyesével, elszórtan a laza kötőszövetben is előfordulnak, döntő többségük azonban csoportokat, lebenyeket alkotva zsírszövetté, zsírszervvé szerveződik, amelyben a lebenyek ereket és idegeket tartalmazó kötő­ szöveti sövények által választódnak el egymástól. A sár­ ga zsírszövet elsősorban kétféle feladatot lát el, elhelyez­ kedése és szerkezete is ennek megfelelő. Azokon a helye­ ken, ahol szervek helybentartására, nyomással szembeni rugalmas pámázottságra van szükség, a zsírszövetnek strukturális, mechanikai funkciója van (tenyér, talp,

136

ZSÍRSZÖVET

5-2. ábra

Zsírsejtek mesenteriumból. A szo­

V •^v

\

zsírsejtek magjai

^

#.

r

—

W

rosan egymás mellé nyomódó zsírsej­ tekből a zsír kioldódott, a sejtek cytoplasmája vékony, vonalszerű szegély­ re korlátozódik, a sejtmagok lelapul­ tak. A zsírszövet ennek megfelelően rekeszes szerkezetet mutat (HE, 2 7 0 x ).

i

S

— »

glutealis tájék, a szemüreg, vese zsírpárnája stb.). A te­ nyéren és talpon a zsírszövet erős kollagénkötegek által képzett rekeszekbe van beszorítva, ami különösen nagy ellenálló képességet ad a zsírszövet által képzett párná­ nak (5-4. ábra). A sárga zsírszövet másik fontos feladata a táplálékfelesleg zsír formájában való tárolása (tároló zsírszövet). Éhezéskor ebből a zsírszövetből mobilizá­ lódnak a zsírt felépítő komponensek, és jutnak el a vér­ áram útján felhasználási helyükre. Jelentős mennyiség­ ben fordul elő tároló zsírszövet a bőralatti kötőszövetben (itt hőszigetelő funkciója is van). A bőr alatti zsírszövet egyes testtájakon (penis, scrotum, szemhéj) hiányzik. A testüregekben a zsírszövet subpericardialisan, a csepleszben, a mesenteriumban és retroperitonealisan találha­ tó nagyobb tömegben.

zsírsejt magja

5-3. ábra

C

>

r

L

fc-

\* * * A

K

•

zsírsejt

•

Szudánvörössel m egfestett zsírsejtek. Figyeljük meg a zsírsejteket kitöltő és narancsszínűre festődött zsírcseppet. A mag és a cytoplasma a szélre tolódott (fagyasztott met­ szet, nyelv, hematoxilin- és szudánvörös-festés, 360x ) .

Nemhez kötött különbségek a zsírszövet eloszlásá­ ban. Férfiak testsúlyának körülbelül 15-17%-a, míg a nők esetében a testsúly 25%-a is zsírszövet lehet. A zsírszövet testtájonkénti eloszlása is nemhez kötött eltéréseket mu­ tat. Ez az eloszlás korral is változik, amennyiben nőkben ál­ talában váll, emlő, glutealis tájékon és a combokon szapo­ rodik fel, míg férfiak esetében a zsírszövet lerakódásának jellegzetes helye az elülső hasfal. A nemhez kötött különb­ ségek egyértelműen a gonadalis hormonszabályozásra utalnak. Nemcsak hormonális, hanem genetikai szabályo­ zás is érvényesül a zsírszövet kialakulásában, amit egypeté­ jű ikrek hasonlósága mutat.

Zsírsejtek kialakulása, a zsír fel- és leépülése. A zsírsejtek mesenchymalis eredetűek, és korai fejlődésük sok hasonlóságot mutat a fibroblastokéval. Utóbbiaktól morfológiailag nehezen elkülöníthetők. A zsírsejt irányá­ ban történő differenciálódás első jele a lamina basalis megjelenése, amelyet apró zsírcseppek megjelenése kö­ vet (lipoblast). A sejtekben felszaporodó zsír kezdetben még önálló cseppecskék formájában van jelen (multilocularis), ezért a barna zsírszövet sejtjéhez hasonló. A zsírcseppek összeolvadásával végül egyetlen óriási zsírcsepp tölti ki a felpuffadt sejtet, létrejön a végleges adipocyta. A cytoplasma a maggal együtt a sejt széli részére nyomódik. Zsírsejtek nemcsak a magzati fejlődés során alakulnak ki, hanem felnőttben is létrejöhetnek mesen­ chymalis eredetű, pluripotens őssejtekből. Zsíros involúció. Egyes szervek, szövetek visszafejlődése felnőttben is együtt járhat zsírszövet kialakulásával. Az ilyen zsíros involúció egyik jellegzetes példája a thymus puber­ tás utáni visszafejlődése, melynek során a thymus fokoza­ tosan elveszti szöveti szerkezetét, és helyét sárga zsírszö­ vet foglalja el. Hasonló folyamat zajlik le a hosszú csöves csontok diaphysisében, ahol a vérképző szövet fokozato­ san eltűnik, és zsírszövetnek adja át a helyét. A lymphoid és myeloid állomány krónikus involúcióját kísérő sárga zsírszö­ vet felszaporodása fiziológiás folyamat, de nem irreverzíbi­ lis. Kísérletesen előidézett, akut thymus involúció során is zsírszövet képződik, mely az ártalom megszűnése után eltű­ nik, és a thymus regenerálódik.

A neutrális zsír a sejt szénhidrát-anyagcseréje során képződő glicerinből és a vérkeringés útján odaszállított

137

ZSÍ RSZÖV ET

leptin, a többféle szabályozó funkcióval rendelkező adiponektin, továbbá a gonadotrop hormonoktól független ösztrogének.

kötőszöveti sövény

zsírlebenyke

zsírsejt

Leptin. A zsírsejtek egy testsúly szabályozásában részt ve­ vő hormonszerű fehérjét, ún. OB (obese) proteint vagy leptint termelnek. A zsírszövet szaporodásával növekvő leptinkoncentráció csökkenti az étvágyat és ezzel a test­ súlynövekedést. Hatása az Y-neuropeptid (NPY) bioszinté­ zisének és szekréciójának gátlásán keresztül érvényesül, mely hormon fokozza az étvágyat, és ezzel növeli a táplálék­ felvételt. Éhezés esetén a leptin szérumkoncentrációja csökken. Leptin receptorok expresszálódnak a hypothalamus nucleus paraventricularisában, a laterális hypothalamicus areákban, melyek bőségesen innerváltak NPYrostokkal. Jól ismert, hogy kísérletes hypothalamicus káro­ sítások elzsírosodást okoznak a nagyfokú táplálékfelvétel következtében. A hypothalamicus neuronok károsodása valószínűleg a hypothalamicus leptin receptorok kiesésén keresztül küszöböli ki a leptin hatását az NPY-szekréció gát­ lására. Az NPY melett a melanokortin-rendszer is hasonló módon vesz részt a testsúly szabályozásában. Leptinreceptorok találhatók a hypothalamus nucleus arcuatusában, a melanokortint szintetizáló proopiomelanokortin neuronokon. A melanokortinok gyógyszeres blokádja csökkenti a leptin táplálékfelvételre és testsúlyra gyakorolt negatív ha­ tását, ami elméleti és talán gyakorlati lehetőséget teremt az anorexia nervosa (ideges étvágytalanság) kezelésére. Adiponektin. Az adioponektin elősegíti a zsírsavak oxidáci­

5-4. ábra

m

Zsírszövetlebenyke talpbőr bőr alatti kötőszövetéből. Figyeljük meg, hogy a lebenyke rostos kötőszövettel körül­ határolt térbe van beszorítva (HE, 72x ) .

zsírsavakból képződik (lipogenesis) a sim a fe ls zín ű endoplasmás reticulum ban (sER), ahol a zsír bioszinté­ ziséhez szükséges enzimek a sER membránjába ágyazot­ tan helyezkednek el. A zsír felépülését többek között az inzulin stimulálja, részben a zsírbontó lipáz gátlásával, részben a szénhidrátok neutrális zsírrá való átalakulásá­ nak fokozásával. Amennyiben a szervezetnek nagyobb energiaigénye támad, pl. tartós izommunka végzésekor, a zsír mobilizá­ lódik a zsírtartalékból, lebontódik glicerinre és zsírsavak­ ra (lipolysis). A zsírsavak a környező erekbejutva albu­ minhoz kapcsolódnak és az energiaigény helyén felhasz­ nálódnak. Éhezéskor és stress alkalmával mellékveseve­ lő hormonok hatására a zsírszövetben a zsír mennyisége csökken, valószínűleg a zsírt bontó lipáz enzim aktivitá­ sának fokozásával. Azokon a helyeken azonban, ahol a zsírszövetnek mechanikai, párnázó funkciója van, még súlyos éhezés hatására sem tűnik el a zsírszövet (pl. perirenalisan, retrobulbarisan, az arcon az ún. Bichat-féle corpus adiposum buccae területén és a tenyéren-talpon). Fogyókúra során a zsír a tároló zsírszövetből fogyatkozik meg, a sejtek száma azonban alig vagy egyáltalában nem változik. Más szóval a zsírsejtek mérete csökken csupán, és fogyókúra után gyorsan visszanyerik eredeti térfogatu­ kat. Szekréciós tevékenység. A zsírsejteknek a zsírtároló tevékenységük mellett fontos szabályozó anyagokat is termelnek. Ilyenek az idegi úton étvágyat csökkentő

óját, csökkenti a plazma triglicerid- és vércukorszintjét, va­ lamint fokozza a sejtek inzulinérzékenységét. Kövér és ll-es típusú diabetes mellitusban szenvedő egyénekben a vér­ plazma adiponektin-szintje csökkent, ami elhízáshoz, emelt vércu korszinthez és magas vérnyomáshoz vezet (az ún. metabolikus szindróma részjelenségei). Az adiponektin érdekes módon befolyással van az érelme­ szesedés folyamatára is. Az érelmeszesedés egyik első mozzanata, hogy monocyták az érendothelhez tapadnak, majd onnan a subendothelialis térbe vándorolnak, ahol lipoproteinek felvételével lipidtartaimú vacuolumokkal telt, ún. habos {foam) sejtekké alakulnak. Mivel adiponektin gá­ tolja a monocyták endothelhez tapadását, csontvelői proliferációját és a Bcl-2 antiapoptoticus gén expresszióját, ezen komplex hatásokon keresztül az adiponektin lassítja az érelmeszesedés folyamatát.

5.2. BARNA ZSÍRSZÖVET A barna zsírsejt. Nevét onnan kapta, hogy a zsírsej­ tekben a zsírcseppeket egy lipidtermészetü pigment, a lipokróm festi meg. A zsírsejtekben a trigliceridek és lipidek több kisebb csepp formájában vannak jelen (m u ltilo cu la risa n , multivacuolarisan), a tárolt anyag kisebb mennyisége miatt a zsírsejtek kisebbek a sárga zsírsejt­ nél, a sejtm ag a sejt közepén v a g y kissé excentrikus hely­ zetben található (5-1. ábra). A zsírcseppek mellett a cytoplasmát elektronmikroszkóppal a mitochondriumok nagy száma és glikogéngazdagság je lle m z i (5-5. ábra). A sejtek egyik fő feladata a hőterm elés, amit azáltal érnek el, hogy a mitochondrialis elektrontranszport-lánc végén a protonoknak a belső mitochondriummembránon való visszaáramlása nem ATP-szintézist hajt, hanem egy termogeninnek (UCP-1) nevezett csatornán visszajutva

138

ZSÍ RSZÖVET

sejtmag mitochondrium

zsírcseppek

gklikogén

capillaris

m

5-5. ábra

Zsírsejtrészlet barna zsírszövetből, elektronmikroszkópos felvétel. A sejt cytoplasmájában különböző nagyságú zsírcseppeket, nagy mennyiségű glikogént és mitochondriumokat figyelhetünk meg, a sejtet több capillaris veszi körül (5500 x )

hőenergiát szabadít fel. A barna zsírszövetnek sympathicus beidegzése van, és erősen vaszkularizált. Barna zsírszövet a téli álmot alvó állatokban lokális hőfor­ rásként szerepel. Mind a hibernálás alatt, mind pedig a tél­ végi ébredéskor a termelődő és a vér útján a szervezet más részeibe eljutó hőmennyiségnek nagy szerepe van az álla­ tok normális életműködésében. Felnőtt emberben csak né­ hány mély helyen (pl. a vese zsíros tokjában, mediastinumban) található meg, de az újszülött zsírszövetének még te­ kintélyes része barna zsírszövet, aminek jelentős szerepe lehet az újszülött melegen tartásában.

A ZSÍRSZÖVET KIALAKULÁSA A magzati fejlődés során kialakuló zsírszövet multilocularis, barna zsírsejtekből áll. A terhesség második felére már jól fejlett barna zsírszövet található az emberi magzatban, mely a terhesség végére meghatározott régi­ ókra (interscapularis háti rész, vese és thymus körüli tá­ jék) szorul vissza. A barna zsírszövet helyét a születés után fokozatosan a sárga zsírszövet foglalja el, de ez több évre elhúzódó lassú átalakulás. Ezzel a folyamattal pár­ huzamosan a capillarishálózat is aránylagosan csökken.

6. Porcszövet Kocsis Katalin

A porcszövet a kötő- és támasztószövetek csoportjába tartozó speciális szövet. A többi támasztószövettel való hasonlóságot a szövet alapszerkezete mutatja: a szövetet itt is sejtek és közöttük terjedelmes sejtközötti állomány (extracellularis mátrix) építi fel, az utóbbi pedig szintén rostokból, amorf alapállományból és járulékos glikoproteinekből áll. A többi támasztószövettel ellentétben a porcszövet mechanikai funkciója itt az amorf alapállo­ mányhoz kötött, amely nagy makromolekuláris komple­ xitást, fejlettséget ért el. Azok a mechanikai tulajdonsá­ gok, melyek a porcot jellemzik (nyomással szembeni ru­ galmas ellenálló képesség, rugalmas szilárdság, térbeli váz, kismértékű hajlíthatóság) ennek a fejlett alapállo­ mánynak a szerkezetéből vezethetők le. A porcszövet alapállománya, a szervezet különböző helyi követelmé­ nyeihez alkalmazkodva, egyes helyeken rugalmas ros­ tokkal, más helyeken tömött kollagénnyalábokkal egé­ szül ki. Ennek megfelelően a szervezetben előforduló porcszövetet három csoportba soroljuk: 1. hyalinporc, amelynek jellemzője a homogén, a fénymikroszkópban amorfnak látszó mátrix, 2. rugalmas porc, amelynek a mátrixa elasztikus rosto­ kat tartalmaz, 3. rostos porc, amelynek a mátrixa nagyobbrészt durva (I-es típusú kollagénből álló) tömött kollagénrost-kötegekből áll. Az elasztikus és a rostos porc szerkezete néhány pont­ ban tér el a hyalinporc szerkezetétől, ezért a porcszövet jellemzőit a hyalinporcnál részletezzük, a másik két tí­ pusnál pedig az ettől való eltéréseket említjük meg. Kö­ zös jellemzője mindhárom porcszövetnek, hogy érmen­ tes szövet (a porcsejtek a szélek felől diffúzió útján nye­ rik tápanyagaikat). Az erezettség hiánya mellett a porc­ szövetben beidegzést sem találunk.

6.1. HYALINPORC A hyalinporc (6-1. és 6-2. ábra) alapállománya élő ál­ lapotban üvegesen áttetsző, innen kapta a nevét (a görög hyalos szó üvegszerűt jelent, a porc kissé régies magyar neve is üvegporc). Üvegszerűen áttetsző volta onnan származik, hogy a tömött alapállomány törésmutatója alig különbözik a belé ágyazott finom rostok törésmuta­ tójától, így optikailag többé-kevésbé egynemű állomány jön létre. Hyalinporcot a felnőtt szervezetben az ízületifelszíne­ ken, az orrban, a gégében, a légcsőben, a bronchusokban és a bordaporcokban találunk. Embryonalis állapotban a hyalinporc alkotja azoknak a csontoknak a telepét, ame­ lyek enchondralis csontosodással fejlődnek, s amíg a csontosodás folyik (legkésőbb a pubertásig), hyalinporc képezi csöves csontokban a növekedési helyet, az epiphysis porckorongot.

6.1.1. Porchártya (perichondrium) A hyalinporcot (az ízületi porcfelszín és a porc-csont határ kivételével) porchártya veszi körül. Külső lemeze (stratum fibrosum) tömött rostos kötőszövetből álló ré­ teg, amely főként I-es típusú kollagénrostokat tartalmaz, és védi a porcot a túlzott hajlítás következtében bekövet­ kező törés ellen. A porchártya belső lemeze {stratum chondroblasticum) sejtdúsabb (6-1., 6-2. és 6-3. ábra), a felszínnel párhuzamosan rendeződő megnyúlt, differen­ ciálatlan sejteket tartalmaz, amelyek a porc növekedésé­ nek a stádiumában chondroblastokká alakulnak, porc­ mátrixot termelnek, így a porc appositionalis (rárakódással történő) vastagságbeli növekedéséért felelősek. Az aktív növekedést beszüntetett, kialakult vagy idősebb porc perichondriumában a belső, sejtdús réteg kevéssé

140

PORCSZÖVET

E r stratum *c fibrosum "O c o s -C stratum — o chondroL. QJ . blasticum Q.

chondron interterritoriális mátrix

6-1. ábra Hyalinporc bordaporcból. A felszínhez közelebbi terület a porchártyával (HE, 9 0 x ).

Hyalinporc légcsőből, a porcgyűrű teljes szélességében benne van a felvételben (HE, 100x )

•

141

PORCSZÖVET

fejlett vagy hiányzik. A porchártyában találjuk az ereket is, ahonnan az oxigén és a tápanyagok diffúzióval érik el a porc mélyén lévő porcsejteket. A porchártya érző idegvégződéseket is tartalmaz.

porcmátrix

magvacska

dER

A porchártya chondroblastokban és erekben való gazdag­ sága biztosítja a porc növekedését és kifejlett állapotban struktúrájának megőrzését. Nagyobb területen való eltávo­ lítása az alatta fekvő porcszövet degenerációjához vezet. Sérülése aktivizálja a megmaradt porchártya belső, sejtdús rétegében található pluripotens sejteket, amelyek szapo­ rodva és differenciálódva csak kis mértékben hoznak létre új porcállományt, az esetek többségében inkább kötőszöve­ ti heget vagy új csontot képeznek. Az a tény, hogy a perichondrium tömött kötőszöveti lemezei szorosan rátapadnak a porc felszínére, magyarázza, hogy a porchátya gyulladása (perichondritis) következtében kiala­ kuló duzzadás igen erősen ingerli a fájdalomérző idegvég­ ződéseket, tehát nagy fájdalommal jár.

6-4. ábra

•

Chondroblast részlete elektronmikroszkópos képen. A sejtet nagyszámú durva felszínű ER cisterna és a jól fejlett magvacska jellemzi, a sejt körül a ll-es típusú kollagén fi­ nom fibrillumait és a homogénnek tűnő alapállományt lát­ juk (9 8 0 0 x).

6.1.2. Territoriális szerkezet, chondron A porcot felépítő mátrix nemcsak szabad szemmel, hanem a szokványos módszerekkel megfestett fénymik­ roszkópos preparátumokban is egyneműnek látszik, festődése erősen basophil. A gömb vagy elliptikus alakú porcsejtek az alapállományban foglalnak helyet, egyesé­ vel vagy 2-4 (esetleg 8) sejtes csoportokban. Egy-egy sejt vagy sejtcsoport és a sejtcsoportot körülvevő (ún. territo­ riális) mátrix alkot egy chondront, amely a porcszövet alapegységének tekinthető (6-3. ábra). A chondron kö­ zepén elhelyezkedő chondrocytákat (amelyek a porc fej­ lődése során egyetlen sejt osztódásából származnak) vé­ kony, erősen basophil festődésü ún. porctok (capsula, pericellularis mátrix) veszi körül. Körülötte találhatjuk meg a mátrix ugyancsak aránylag basophil területét

perichondrium

territoriális mátrix (porcudvar)

interterritorialis mátrix

6-3. ábra Hyalinporc szövettani szerkezete, vázlatos rajz.

•

(territoriális mátrix vagy porcudvar). Egyes igen fejlett territoriális tagozódást mutató porcterületeken a porcud­ var egy belső erősen basophil és egy külső kevésbé basophil zónára is különülhet. A chondronok közötti hal­ ványabb festődésü területet interterritorialis mátrixnak nevezzük.

6.1.3. Porcsejtek (chondrocyták) Egyesével vagy kisebb csoportokat alkotva, egymás­ tól aránylag távol helyezkednek el. A differenciált porc­ sejt alakja kerekded, sejtmagja ugyancsak gömbölyű, egy vagy több nucleolust tartalmaz. A porcsejtek struktúrája függ a sejt differenciáltságától és mátrixtermelő aktivitá­ sától. ® A fiatal, mátrixtermelésben aktívabb sejtek az ex­ portra történő fehérjeszintézis jellegzetes morfológiai jegyeit mutatják: fénymikroszkópban basophil cytoplasmát és prominens nucleolust figyelhetünk meg, az elektronmikroszkópban a képet fejlett durva felszínü endoplasmás reticulum és terjedelmes Golgi-apparátus uralja (6-4. ábra). Ezek a sokszor ovális alakú sej­ tek a porchártyához közelebbi területen helyezkednek el. • A kevésbé aktív, idősebb sejtek, amelyek többnyire a porc belsejében vannak, kevesebb sejtorganellumot tartalmaznak, cytoplasmájuk jelentős részét glikogén és zsírcseppek töltik ki (6-5. ábra). Műtermékek a szövettani preparátumban. A porcsejtek nehezen fixálhatok és a beágyazás során másképen zsugo­ rodnak, mint az őket körülvevő alapállomány. Ezért a porc szövettani metszetén sokszor az általuk előzőleg elfoglalt kis üreget (lacunát) láthatjuk, amelyből a porcsejt vagy hi­ ányzik, vagy zsugorodott formában, a lacuna falától elválva található meg. Jól fixált állapotban a porcsejt a lacunát telje­ sen kitölti. Az érett, idősebb sejtekben felhalmozódó gliko­ gén és zsír a rutin szövetfeldolgozás során kioldódik, ezért a sejtek cytoplasmája vacuolizáltnak, sokszor üresnek tűnik.

142

PORCSZÖVET

zsírcsepp

porcmátrix

ságuk miatt a polarizációs mikroszkópban tehetők látha­ tókká. A Il-es típusú kollagénhez a fibrillumok alkotóré­ szeként kis mennyiségben Xl-es és IX-es típusú kollagénmolekulák is társulnak. Az epiphysis porcko­ rong hypertrophiás és degenerációs zónájának egyik al­ kotóeleme a X-es típusú kollagénmolekula, amely a meszesedő porcalapállomány jellemző molekulája. A porc­ szövetben jelen van még a VI-os típusú kollagén­ molekula is. Chondrodysplasiák. A Il-es típusú kollagén génjében elő­ forduló mutációk a porc-mátrix szerkezetének a meglazulásához és ezáltal súlyos genetikai betegségekhez vezetnek. Ebben a chondrodysplasiának nevezett kórképben törpeséget, ízületek deformációját, fejlődési rendellenességet ész­ lelhetünk. Előfordulhat azonban a X-es típusú kollagén mu­ tációja is (chondrodysplasia metaphysaria), ami az epiphy­ sis porckorongban zajló enchondralis csontosodás zavara révén rövid végtagcsontokat eredményez.

PROTEOGLIKÁNOK Egyéb támasztószövetek alapállományához hasonló­ an a porcszövetben is sokféle proteoglikán található. A legjelentősebb közülük az aggrekán. Az aggrekán a ge­ rincesek legnagyobb molekulatömegü és a legtöbb GAG-oldalláncot tartalmazó proteoglikánja. Az aggrecan központi fehérjeszálához (core protein) kovalens kö­ téssel kondroitinszulfátot és keratánszulfátot tartalmazó tengelyfehérje

kondroitinszulfát

6-5. ábra Érett porcsejt. A sejtben még jelentős számú ER cisternát és fejlett magvacskát találunk, de a cytoplasmában már zsírcseppek jelentek meg. A sejt körül az ECM elemeit lát­ hatjuk (5 1 0 0 x)

aggrekán

keratánszulfát kötő fehérje

6.1.4. Az extracellularis mátrix A finom kollagénrostokból, proteoglikánokból (PG), hialuronsavból (HA) és különböző glikoproteinekböl fel­ épülő, nagy szupramolekuláris rendezettséggel rendelke­ ző mátrix adja meg a porcszövet jellegzetes mechanikai sajátságait. KOLLAGÉNEK A porcra jellemző kollagén a Il-es típusú kollagén molekula. Ez a kollagénfajta vékony (20 nm-es) fibrillumokat képez, amely elektronmikroszkópban finom harántcsíkolatot mutat. A rostok a fénymikroszkópban nem láthatók, mert egyrészt aránylag vékonyak, másrészt optikai tulajdonságaik közel állnak a környező alapállo­ mányéhoz. Fénymikroszkóposan különleges festésekkel (pl. sziriuszvörös, anilinkék) vagy kettősen törő tulajdon­

hialuronsav

\ Il-es elemi fibrillum

6-6. ábra

•

Proteoglikán-aggregátum és viszonya a kollagén ele­ mi fibrillumhoz (Il-es típusú kollagén). Az aggrekánmolekulák tengelyfehérjéjük révén hialuronsavlánchoz tapadnak (egy járulékos kötőfehérje közreműködésével), az aggrekán párhuzamos GAG láncai a kollagén fibrillumhoz társulnak, annak hossztengelyének irányában.

143

PO R C S Z O V E T

glukózaminoglikán- (GAG) láncok kötődnek (6-6. áb­ ra). A központi fehérjeszálhoz kötődő nagyszámú GAGmolekula a polianionos jelleg miatt egymást taszítja, s ezért mereven, a fehérje tengelyére merőlegesen, sugara­ san helyezkednek el. Ennek következtében az aggrekánmolekula a kémcsőmosókeféhez hasonlítható, ahol a kefe dróttengelyének a fehérje, a kefe szőrszálainak a GAG-láncok felelnek meg. Több (kb. 20-30) aggrekánmolekula egy hosszú központi hialuronsavlánchoz kö­ tődve proteoglikán-aggregátumot hoz létre. Az aggrekán és a hialuronsav közti kötődést az ún. kötőfehérje (link protein) erősíti (6-6. ábra). Az aggregátum GAGkomponensei polianionos karakterük révén jelentős víz­ kötő kapacitással rendelkeznek. A porcszövet 60-78%-a víz, és ennek a nagy része a proteoglikán-aggregátumokhoz kötődik. Polarizációs és elektronmikroszkópos vizsgálatok szerint a polianionos jellegű GAG-molekulák és a polikationos jellegű kollagénfibrillumok térbelileg rendezett formában (a kollagén harántcsíkolatának megfelelő peri­ odicitással (6-6. ábra) kötődnek egymáshoz. A porcmátrix festődési tulajdonságáért főleg a szul­ fátéit GAG-molekulák a felelősek. Az anionként disszociáló (negatív töltéssel rendelkező) szulfát- (és karboxil-) csopor­ tok a bázikus (kationos, azaz pozitív töltésű) festékeket kö­ tik meg, ez okozza a mátrix basophiliáját. A GAG-ok koncent­ rációja és szulfatáltsága a porcsejtek körül a legmagasabb (a pericellularis mátrixban, azaz a porcsejttokban), ezért ez a terület a leginkább basophil, valamivel alacsonyabb a sej­ tek közelebbi környezetében, azaz a territoriális mátrixban (porcudvarban), és elég alacsony a chondronok között az interterritorialis mátrixban - ez magyarázza a territoriális mátrix kifejezettebb, illetve az interterritorialis mátrix gyen­ gébb basophiliáját. A GAG-láncok és az azokon szabályosan ismétlődő savi csoportok térbeli rendezettsége és sűrűsége okozza, hogy egyes festékekkel (például toluidinkékkel) az alapállomány metakromáziásan festődik, azaz a megfes­ tett porcszövet színe eltér a festék eredeti színétől.

JÁRULÉKOS FEHÉRJÉK Ezek körébe soroljuk azokat a fehérjemolekulákat, amelyek a felsoroltakon túl találhatók a mátrixban. Noha ezek a molekulák csak kis mennyiségben vannak jelen, a porcszövet szerkezetének kialakításában, a porc működé­ sében, illetve a porcmátrix és a chondrocyták közötti kap­ csolatban nagyon fontos szerepet játszanak. Kimutatásuk immunhisztokémiai módszerekkel lehetséges. Csak pél­ daképpen említjük meg a kondrokalcint, a porcmátrix-proteint (cartilage mátrix protein; CMP), valamint az igen kis mennyiségű kondronektint és fibronektint. To­ vábbi, újabban leírt mátrixfehéije a matrilin-1 és -3. A porcmátrix mechanikai működése. A mátrix rugalmas vázként működik, amely a ráható nyomás, kisfokú hajlítás után újra eredeti térfogatát és alakját veszi fel. Ez a tulaj­ donsága két egymás ellen ható erő rugalmas egyensúlyára vezethető vissza. Az egyik tényező ezek közül az aggrekánok vízmegkötés miatti duzzadása, valamint a GAG-láncok egymást taszító negatív töltései, amelyek mintegy belülről

kifelé feszítik a környezetet. Ezt az erőt ellensúlyozza a kollagénfibrillumok által képzett térbeli váz, amely viszont visszatartja az aggrekánok kiterjedését, azokat erősen összenyomva tartja. Ez a szupramolekuláris szerkezet félig összenyomott rúgóként rugalmas ellenálló képességet biz­ tosít a porcnak. A porc összenyomásakor a kötött víz egy ré­ sze kinyomódik a porcmátrixból, a nyomás megszűntével pedig újra visszaáramlik, a porc így addig a mértékig duzzad vissza, amíg azt a kollagénváz megengedi. Ez a folyadék­ mozgás tápanyagokat is visz magával a porc környezetéből, és ezzel közreműködik a porcnak diffúzióval történő táplálá­ sában is. A porcnak a fentiek következtében a hirtelen fellé­ pő nyomóerőkkel szemben egyfajta „lengéscsillapító” hatá­ sa van, amelynek különösen az ízületi porcnál van nagy je­ lentősége.

6.1.5. ízületi porc, ízületi tok Az ízületi porc az ízületi réssel rendelkező ízületek­ ben a csontok ízfelszínét néhány mm vastagságban borító porcréteg (6-7. ábra). Ennek a porcnak a szabad felszínét nem bontja porchártya, a porc táplálása a synovialis fo­ lyadék (és a porc alatt fekvő csontszövet) felől történik. Az ízületi porc szerkezete bizonyos rendezettséget mutat, ennek megfelelően rajta (az ízületi felszínnel párhuza­ mos) rétegeket különíthetünk el. A rétegzettségben az interterritorialis mátrix kollagénfibrillumainak lefutási iránya a meghatározó (6-8. ábra). A felszíni (I.) zónában a gótikus ívekhez hasonló árkádokat alkotó fibrillumok a felszínnel párhuzamosan futnak, a középső (II.) zónában egymást keresztezve hajlanak a mélybe, míg a mély (III.) zónában lefutási irányuk a felszínre merőleges. Az ízüle­ ti porcrétegnek a legmélyebb, a subchondralis csontszö­ vettel határos zónájában a mátrix nagyrészt elmeszesedett, ezt a legmélyebb réteget meszesedéit (IV.) zónának nevezzük. Ez utóbbi zóna kollagénfibrillumai beleágya­ zódnak a csontszövetbe, és itt a porc szorosan hozzánő a csontszövethez, a kettő határvonala fogazott. Egy másik éles határvonal, az ún. ár-apály vonal választja el a mély és a meszesedett zónát egymástól. A porcsejtek alakja a felszín felől a mélybe haladva változik, a felszíni zóná­ ban ellapult, majd a középső, a mély és a meszesedett zó­ nában egyre kerekebbé válik. Az ízületben az egymással érintkező szabad porcfel­ színeket ízületi folyadék, synovia borítja be. A synoviában jelen lévő viszkózus hialuronsavteszi csúszóssá az egymáson elmozduló ízfelszíneket, de a „kenéshez” foszfolipidek és a mucinszerű lubricin is hozzájárul. A synovia feladata az ízületi porc tápanyagellátása is. Az ízületi tok két rétegre bontható. A külső réteg (.stratum fibrosum) tömött kötőszövetből áll, amely egyes helyeken szalagokkal vagy inakkal áll kapcsolat­ ban. A belső réteg a membrana synovialis, amelynek a felszínt borító és a felszínhez közeli sejtjei ellapult, mesenchymalis eredetű sejtek (ún. fedősejtek, nem igazi hámsejtek). Ezek a kismennyiségű extracellularis mát­ rixba ágyazott macrophagok (A-sejtek), illetve speciális fibrocyták (.B-sejtek) részben a synovialis folyadék ter­ melésében, részben a folyadék tisztán tartásában működ-

144

PORCSZÖVET

meniscus

ízületi porc

fejlődő csontszövet (epiphysis)

6-7. ábra ízületi porc fejlődő csöves csontból (HE, 1 4 x).

nek közre. A membrana synovialisnak a felszíntől meszszebb eső rétege laza kötőszövetben elhelyezkedő capillarisokat tartalmaz. Fizikai igénybevétel és porcszerkezet. A porcmátrix mérsékelt kompressziója és dekompressziója elősegíti a mátrixban a folyadékmozgást és ezzel a porc táplálását. Az ízületi porc szerkezetének fenntartásához ezért szükség van mérsékelt fizikai aktivitásra, a mozgáshiány rossz ha­ tással van a chondrocyták tápanyagellátására. Az ízület túl­ zott igénybevétele azonban az ízületi porc térbeli szerkeze­ tének „megroppanásához" és következményes porckároso­ dáshoz vezethet.

felszíni ■£ zóna középső zóna

mély zóna

ár-apály vonal meszesedett zóna

l 6-8. ábra

m

ízületi porc vázlatos szerkezete a kollagénrostok lefu­ tási irányának feltüntetésével (Módis után).

6.1.6. A porc fejlődése, öregedése, táplálása A porc kialakulása mesenchymalis sejtek gyors sza­ porodásával kezdődik, melyek a későbbi porctelepnek megfelelően sűrűn elhelyezkedő sejtekből álló csoportot (blastemát) képeznek. A sejtek lekerekedve maguk körül porcmátrixot termelnek, miáltal széttolódnak egymástól. Ezek a chondroblastok még néhányszor osztódnak, de a sejteket a kialakult porcudvar már nem engedi jelentősen széttolódni egymástól. Ez az oka, hogy a chondron kö­ zéppontjában a sejtek egymáshoz nyomódó kis csoporto­ kat alkotnak, ezek tehát mind egy-egy sejt utódai (izogének). A porcszövetnek a fenti módon lezajló növeke­ dését interstitialis növekedésnek nevezzük és ez elsősor­ ban az embryonalis fejlődésre jellemző (de megtalálható a pubertásig az epiphysis porckorongban is). A porcszö­ vet növekedhet még a felszín felől képződő, új porcszö­ vet rárakodásával is, ez az appositionalis növekedés. Ilyenkor a porchártya belső rétegét képező kevéssé diffe­ renciált sejtek chondroblastokká differenciálódnak, ma­ guk körül porcmátrixot raknak le, amelybe beletemetkez­ nek. A sejtek eközben az ellapult alakjukból kerekdeddé válnak és differenciált porcsejtekké alakulnak át. A növe­ kedés befejezése után a differenciált porcsejtek normális körülmények között nem osztódnak. A porc sérülése ese­ tén a regeneráció felnőttben minimális mértékű, és az el­ pusztult porcszövet helyét inkább csont- vagy tömött kö­ tőszövet tölti ki. A porc megújulása és öregedése. A porc az élet fo­ lyamán bizonyos alkalmazkodást mutat válaszképen a környezeti megterhelésekre. A porcsejtek a lebomló mát­ rix egyes komponenseit újra termelik és azt, hogy a szek­ réció milyen irányban és milyen komponenseket illetőleg történik, bonyolult érzékelő, jelátviteli és génregulációs

145

PORCSZOVET

perichondrium

rugalmas rostok

chondron

6-9. ábra Rugalmas porc epiglottisból (hematoxilin-orcein, 200x ) .

mechanizmusok szabják meg. A kor előrehaladtával a chondrocyták adaptációs készsége csökken és a porc­ mátrix is kémiai változásokon megy keresztül. Idősebb korban gyakran előfordul, hogy egyes porcok (gégében, bordákban) elmeszesednek, elcsontosodnak, és így hajlé­ konyságuk csökken. Különösen bordaporcok közepén gyakori az ún. azbeszt-degeneráció, amikor a porc pusz­ tulásával létrejövő üreget (többnyire párhuzamosan ren­ deződő) kollagén rostok töltik ki. A porc fokozatos öregedése és leépülése idősebb korúak ízületi porcában válik nyilvánvalóvá és okoz mozgáskorláto­ zottságot és fájdalmas tüneteket. Különösen gyakori a nagy megterhelésnek kitett alsó végtag ízületeiben. Ez az arthrosisnak („porckopásnak”) nevezett porcdegeneráció ma már népbetegségnek tekinthető. A porc leépülésének a kö­ zéppontjában a mátrix proteogli kánja inak a megfogyatko­ zása áll, miáltal a mátrix kollagénváza csupasszá válik, majd az is lebontódik. Az ízületi porc fokozatosan vékonyo­ dik, és lekophat egészen a subchondralis csontig. Kezelése még nem megoldott, világszerte folynak a kutatások a de­ generáció okainak és a kezelési lehetőségeinek a felderíté­ sére. A porc pótlására tenyésztett chondroblastok, porchár­ tya beültetésével, mesterségesen előállított mátrix bevitelé­ vel próbálkoznak. Szintén inkább időskori betegség a rheum atoid arthritis (fiatalkori formája is ismert), ami valószínűleg az ízületeket megbetegítő autoimmun kórkép. Kísérletek szólnak amel­ lett, hogy kollagén-, illetve proteoglikán-molekulák elleni im­ munválasz létrehozásával kísérleti állatokban rheumatoid arthritis provokálható. Ez a tény, illetve egyéb laboratóriumi adatok is arra utalnak, hogy a rheumatoid arthritis kialaku­ lásában genetikai tényezőkön kívül az ízületi porc alkotóele­ meivel szemben létrejövő autoimmunitás is felelőssé tehe­ tő.

A porcszövet táplálkozása. A porc érmentes szövet. Ereket egészséges porcszövetben csak kivételes esetben

(ún. porccsatomák formájában pl. orr és a gége porcai­ ban) találunk, ilyenkor a porc állományát kevés kötőszö­ vet kíséretében átfúró erek a porc tápanyagellátásában nem vesznek részt. A porcsejtek diffúzióval táplálkoz­ nak: a porchártya ereiből, a környező szövetekből, illetve ízületi porcok esetében a synoyialis folyadékból és a csontszövet felől kapják a tápanyagokat, amelyek a porc­ mátrixon keresztül diffundálva érik el a chondrocytákat. Emiatt a porcsejteknek a többi sejttől eltérő, lassú (bradytrop) és anaerob jellegű anyagcseréje van (az alacsony oxigéntenziójú környezet a megfelelőbb számukra).

6.2. RUGALMAS PORC Rugalmas (elasztikus) porcot (6-9. ábra) azokon a te­ rületeken találhatunk, ahol a porcszövetnek nagyfokú ru­ galmasságra is szüksége van: fülkagylóban, gégefedő­ ben, fülkürtben, a gége egyes kisebb porcaiban. Az elasztikus porc szöveti szerkezete nagymértékben hasonlít a hyalinporc szerkezetére, azzal az eltéréssel, hogy a mátrix elasztikus rostokat, azokból felépülő háló­ zatot is tartalmaz. Ezekét fénymikroszkóppal az elaszti­ kus rostokra specifikus festésekkel (orcein, rezorcinfukszin) lehet láthatóvá tenni. A rostok lefutása emlékez­ tet az ízületi porcnál leírtakhoz, a porchártya közelében a felszínnel párhuzamosan futó rugalmas rostok ívszerűen meghajolva és egymást keresztezve a felszínre merőleges lefutással nyomulnak be a porc mélyebb rétegeibe. A chondronok a hyalinporcban találhatókénál kevesebb (1-2) chondrocytából állnak és a territoriális tagozódás nem annyira kifej ezett. Az elasztikus rostok miatt sárgás színű rugalmas porc

146

PORCSZOVET

Rostos porc csigolyaközti porckorongból (HE, 210x ) .

körül minden esetben találhatunk porchártyát. A z elasz­ tikus porc, ellentétben a hyalinporccal, nem szokott elmeszesedni, illetve elcsontosodni.

6.3. ROSTOS PORC Rostos porc (6-10. ábra) fordul elő azokon a területe­ ken, ahol nemcsak nyomási terhelésnek, hanem egyéb irányú, pl. torziós hatásoknak is ellen kell állnia a szövet­ nek, mint pl.: discus intervertebralis anulus fibrosusa, symphysis pubica, discus articularisok és egyes ízületi felszínek (az art. temporomandibularisban, art. sternoclavicularisban, art. acromioclavicularisban, art. sacroiliacaban, meniscusok a térdízületben, ízvápaajkak). A rostos porc szöveti szerkezetében és funkciójában átmenetet képez a tömött rostos kötőszövet és a porcszö­ vet között. Intercellularis állományának legnagyobb ré­ szét vastag, I-es típusú kollagénből álló durva kollagénkötegek teszik ki, amelyek között elszórtan egy vagy két porcsejtet tartalmazó chondronok láthatóak. A sejtek körüli homogén porcudvar aránylag vékony, de jól felis­ merhető. A rostos porcot nem veszi körül porchártya. A rostos porc a hozzá hasonló tömött rostos kötőszövettől a porcsejtek kerekded volta és a kis porcudvar jelenléte alapján különíthető el (a tömött kötőszövet fibrocytái a kollagén kötegek közé beszorított, hosszan elnyúlt sej­ tek). A csigolyaközti porckorong (discus intervertebralis) külső, rostos gyűrűje (anulus fibrosus) jellegzetes példá­

ja a kollagénrostos porcnak. A gyűrű állományában a kollagénnyalábok lassú emelkedésű csigamenetben hú­ zódnak az egyik csigolya felől a másik felé. A rostok egy­ más fölé rendeződő lemezeket képeznek, ahol a kötegek menetiránya váltakozik, ez pedig igen hatékony torziós szerkezetet hoz létre. Szövettani metszeten a rostoknak ez az elrendeződése gyakran halszálkás rajzolatotban mutatkozik meg. A korong belső állományát (nucleus pulposus) kocsonyás chordoid szövet képezi, amely a ko­ rai fejlődés chorda dorsalisának maradványa. Az anulus fibrosusba bezárt nucleus pulposus egy hialuronsavat és Il-es típusú kollagént tartalmazó mátrixba ágyazott göm­ bölyű nagy sejtekből áll. A rostos gyűrű lokális meggyengülése következtében a gyű­ rű által bezárt nucleus pulposus a gerincoszlopra nehezedő nyomás hatására kiboltosíthatja a porckorong szélét (protrusio), vagy súlyosabb formában sérvszerűen kitüremkedik {porckorongsérv, discushernia). A sérv leggyakrab­ ban az anulus fibrosus leggyengébb pontján, annak dorsalis felében fordul elő, továbbá azoknál a porckorongoknál, amelyek a legnagyobb megterhelést viselik, tehát az ágyéki szakaszon. A porckorongsérv a gerincoszlopból kilépő ide­ geket nyomva erős fájdalmat, hosszabb idő után pedig idegdegenerációt és funkciókiesést okozhat. Az anulus fibrosus rostos porca a többi porchoz hasonlóan szintén érmentes szövet és diffúzióval táplálkozik. Általá­ nos vélemény, hogy a diffúzió elégséges voltához a porcko­ rong váltakozó kompressziója és dekompressziója, az ezál­ tal gyakorolt pumpáló hatás, tehát a gerincoszlop rendsze­ res mozgatása, tornája szükséges.

7. Csontszövet Csáki Ágnes

A csontszövet, mint minden kötő- és támasztószövet, sejtekből és terjedelmes sejtközötti állományból (extracellularis mátrixból, csontmátrixból) áll. A mátrix kom­ ponensei közül a kollagénrostok dominálnak (a proteoglikánokból álló amorf alapállomány, ellentétben a porc­ szövettel, háttérbe szorul) és megjelenik egy új kompo­ nens, a főként kalciumsókból (hidroxiapatit-kristályokból) álló szervetlen állomány. A kollagénrostok fejlett rendszere és a szervetlen sók lerakódása együttesen a csontszövetet igen ellenálló, kemény, ugyanakkor rugal­ mas és mechanikai szilárdságához viszonyítva könnyű vázszövetté teszi, mely kiválóan alkalmas arra, hogy a többi támasztószövettel és az izmokkal együtt a szervezet mozgékony belső vázát alkossa, illetve értékes belső szerveit védje. Szervetlen állománya, élettelennek látszó jellege ellenére a csontszövet jól vascularizált, élő, állan­ dóan átépülő és megújuló szövet, mely igen jól adaptáló­ dik a változó mechanikai igényekhez. Dekalcináció és csontcsiszolat. A csont keménysége nem engedi meg, hogy belőle a szokványos módon metsze­ teket készítsünk. A csont szövettani vizsgálatára ezért két különleges eljárást, a dekalcinációt, illetve a csontcsiszolatot alkalmazzuk. A csontszövet lágyabbá, porctapintatúvá válik akkor, ha belőle a szervetlen sókat valamilyen úton el­ távolítjuk. Ezt az eljárást nevezzük dekalcinációnak. A mészsókat többféle módon is eltávolíthatjuk, pl. savas ke­ zeléssel, komplexáló anyagokkal (pl. EDTA) vagy pedig elektrolízissel. Az így megpuhult csont már alkalmas a szok­ ványos beágyazásra és metszésre, a belőle készült és meg­ festett metszetek a csont sejtjeiről és szerves intercellularis állományáról adnak felvilágosítást (7-2. és 7-11. ábra). A csontszövet vizsgálatára kidolgozott másik preparátum a csontcsiszolat. Lényege, hogy a csontból kifűrészelt ko­ rongokat egyre finomabb csiszolófelületeken addig véko­ nyítjuk, csiszoljuk, míg a mikroszkópban átvilágítható és ta­ nulmányozható preparátumot kapunk. A csontcsiszolat az intercellularis állomány, elsősorban a szervetlen állomány vizsgálatára alkalmas (7-10. ábra).

7.1. A CSONTSZÖVET SEJTJEI Osteocyták (csontsejtek, 7-1. és 7-2. ábra). A kiala­ kult csontszövetben a sejtek túlnyomó részét teszik ki. Lapos, szilvamag alakú, aránylag sötét magvú sejtek, minden irányban kiinduló, vékony, póklábszerű hosszú nyúlványokkal. Az utóbbiak a szomszédos sejtek hason­ ló nyúlványaival sejtkapcsoló struktúrák (nexusok, gap junctions) révén kapcsolódnak össze, ami kis molekulájú anyagoknak és ionoknak egyik sejtből a másikba történő diffúzióját teszi lehetővé, és ezzel az összes sejtet egysé­ ges rendszerbe foglalja. A sejt és nyúlványai a körülötte lévő elmeszesedett mátrix üregeiben, járataiban foglal­ nak helyet, az osteocyta az ún. lacunában, a nyúlványok a csontcsatomácskákban (canaliculi ossei, 7-1. és 7-10. ábra). A lacunákból és canaliculusokból felépülő, anastomizáló üregrendszer és a bennük elhelyezkedő, össze­ kapcsolódó sejtek rendszere fontos diffúziós utakat jelent az erek és a távolabb fekvő osteocyták között. A nyugvó csontsejt elektronmikroszkópos képe anyagcseréjét tekintve kevéssé aktív sejt benyomását kel­ ti, cytoplasmája részletszegény, kevés durva felszínű endoplasmás reticulum cistema, kevéssé fejlett Golgiapparátus, esetleg zsírcseppek találhatók benne. A csont­ sejt mátrixot képző, aktívabb formába is át tud alakulni, ilyenkor a durva felszínü ER cistemái megszaporodnak, a Golgi-apparátus fejlettebbé válik, és a sejt körül a lacu­ nában frissen képzett mátrix jelenik meg. Az osteocyta megfelelő hatásokra csontrezorpciót végző sejtté is átala­ kulhat, ami a sejtben másodlagos lysosomák felszaporo­ dásával és a pericellularis mátrix felritkulásával jár együtt. Az osteocyták feladata a mátrix fenntartása és megújulásának elősegítése. Ezt bizonyítja, hogy a csont­ sejteknek sebzés, törés vagy elöregedés miatti pusztulása után a csontmátrix is leépül (osteoclastok közreműködé­ sével).

148

C SO NT SZÖ V ET

A csontszövet sejtjei. Az ábra tetején a jellegtelen, ellapult osteoprogenitor sejt, alatta az osteoblast, amely intenzív mát­ rixképzést folytat, nyúlványaival beletemetkezik az általa termelt, még nem meszeseden mátrixba (osteoidba). Az osteoblast kiterjedt durva felszínű ER cisternákkal és fejlett Golgi-apparátussal rendelkezik. A kép közepén egy osteocytát (csontsejtet) látunk, amely szilvamagszerűen kissé ellapult sejt, nagyszámú hosszú nyúlvánnyal. A sejt és a nyúlványok az elmeszesedett mátrix üregrendszerében (lacuna és canaliculi ossei) helyezkedik el, a mátrixnak az üregrendszerrel határos vékony szegélye tömöttebb szerkezetű. A kép alján a csontfelszínre egy osteoclast sejt tapad hozzá, az általa létrehozott savi pH-val és bontó enzimeivel üreget váj ki a mátrixban, ebbe nyomulnak bele a sejtfelszínt megnövelő lemezszerű nyúlványai. A sejt több sejt­ maggal rendelkezik, cytoplasmájában számos phagosoma és lysosoma jelenléte mutatja az intenzív mátrixlebontás jeleit.

149

CSONT SZÖV ET

osteoblast osteoid osteocytanyúlvány

osteocyta

7-3. ábra

#

Osteoblastok fejlődő csont felszínén. Az osteoblastok 7-2. ábra

#

Osteocyták dekalcinált csont metszeti képén. A lela­ pult osteocytákból fésűfogszerűen mindkét irányban szá­ mos vékony és hosszú nyúlvány indul ki (Schmorl-festés, 480 x ).

A csontsejt-nyúlványok, illetve canaliculusok kimuta­ tása. A nyúlványok a szokványos HE festéssel nem különül­ nek el eléggé a környező mátrixtól, ezért nem látszanak. A nyúlványos csontsejteket tartalmazó lacunák és canali­ culusok csontcsiszolaton (7-10. ábra) figyelhetők meg jól a mineralizát mátrix és az üregrendszert kitöltő levegő tö­ réskülönbsége miatt (fekete vonalak formájában), dekal­ cinált és beágyazott csont szövettani metszetén pedig az ún. Schm orl-féle festést alkalmazzuk, amely a lacunákat és canaliculusokat vörösesbarna színben tünteti fel (7-2., 7-8., 7-9. és 7-11. ábra).

Osteoblastok (7-1. ábra). Az intercellularis állomány minden komponensét termelő sejttípus, mely munkája végeztével osteocytává alakul át. Az osteoblastok me-

hámszerű réteget alkotnak, nyúlványaik a maguk alá szecernált mátrix állományba beletemetkeznek, és felveszik a kapcsolatot a már kialakult osteocyták kai. Desmalis csontosodás (Azan-festés, 360x ) .

senchymalis őssejtekből származnak, ezekből különböző differenciálódási faktorok és hormonok hatására osteoprogenitor sejtek differenciálódnak, amelyek viszont mátrixképző osteoblastokká alakulnak át. Az épülő csontszövet felszínén az osteoblastok köb- vagy henger­ hámhoz hasonlóan szorosan egymás mellé illeszkedő sej­ tek (7-3. ábra). A sejtek gömbölyű magja a sejtnek a csontfelszínnel ellentétes oldalán, excentrikus helyzet­ ben található, míg a szekréciós tevékenység irányát jel­ lemző szintetikus apparátus a sejtnek a csontfelszín felé eső részét tölti ki (polarizált sejt). Az osteoblastfénymikroszkóposan a fehérjetermelő sejtek jellegzetességeit mutatja: erősen basophil cytoplasmája és a sejtmagban jól látható nucleolusa van. Elektronmikroszkóppal (7-4. ábra) az intenzív fehérjeszekréciónak a fejlett durva fel-

sejtmag sejtnyúlványok

Golgiapparátus

kollagénfibrillumok durva felszínű endoplasmás reticulum osteoid

7-4. ábra Osteoblast elektronmikroszkópos fevétele az őt részben körülvevő osteoiddal. A: Átnézeti kép (7 8 0 0 x). B: Részlet az osteoblast cytoplasmájából. A Golgi-pparátus környékén mátrix-előanyagot tartalmazó szekréciós vacuolumokat látunk (nyíl, 22 000 x )

150

CSONTSZÖVET

színű endoplasmás reticulum, az ugyancsak fejlett és a magnak a csontfelszín felé tekintő oldalán található Golgi-apparátus, valamint a mátrix előanyagát tartalma­ zó szekréciós vacuolumok felelnek meg. Annak ellenére, hogy az osteoblastok a csontfelszínen hámszerűen rendeződnek, megőrizték azt a mesenchymalis sajátságukat, hogy vékony nyúlványokkal kap­ csolatban állnak egymással. A szekréciós tevékenység következtében a szerves intercellularis állomány (; * . Hl B * . U fe % ■ ■ V 4 1 # 8-2. ábra Zsigeri harántcsíkolt izomrostok fénymikroszkópos képe (nyelv, HE), A: hosszmetszetben, B: keresztmetszet­ M

ben (3 50 x).

8-3. ábra A harántcsíkolat fénymikroszkópos képe félvékony metszeten (vázizom, 2200x ) . A: Polarizációs mikroszkó­ pos kép (a világos sávok az A-csíkok, ezek kettősen törő, anizotrop tulajdonságúak). B: Toluidinkékkel festett met­ szet képe (az A-csíkok itt sötéten festődnek, a Z-csíkok vé­ kony sötét vonalak).

165

I ZOMSZÖVET

vastag + vékony filamentumok

vastag filamentumok

Z-vonal

vékony filamentumok

M-csík

8-4. ábra

#

A: A harántcsíkolt izomrost építőelem einek térbeli organizációja. B: A myofibrillum ot felépítő vastag és vékony filam entum ok elrendezése a sarcom er hosszában és különböző síkjainak ha ránt metszeti képein (Nemeskéri Ágnes összeállítása).

H-csík (kell), amely középen egy vékony sötét vonallal, az M-csíkkal (Mittelscheibe) van kettéosztva. Az izom kontrakciójakor az I-csík rövidül meg, az A-csík hossza változatlan az összehúzódás és elernyedés minden fázisá­ ban.

8.1.1.1. MYOFIBRILLUMOK Az izomrostból vékony, fonálszerü, harántcsíkolatot mutató kontraktilis elemek, myofibrillumok izolálhatok. Az intakt izomrost harántcsíkolatát az a tény magyaráz­ za, hogy az izomroston belül a párhuzamosan rendezett myofibrillumok azonos festődésü részei azonos magas­ ságban helyezkednek el (regiszterben állnak); A myofibrillum két Z-vonala közé eső, ismétlődő (2;2-2,5 pm hosszú) szakaszokat sarcomereknék nevezzük (8-4. áb­ ra). Nagy nagyítású elektronmikroszkópos felvételen (8-5. ábra) jól látszik, hogy egy-egy myofibrillum hosszanti irányban rendezett vékony fonálszerü elemek­ ből, filamentumokból (myofilamentumokból) tevődik össze. Kétféle vastagságú myofilamentumot különbözte­ tünk meg, a vékonyabbak 6-9 nm vastagságúak és főként aktinból állnak, a vastagabbak 12-15 nm-esek, és első­ sorban mipzinból épülnek fel. A harántcsíkolatot a kétfé­ le filamentumrendszer periodikusan ismétlődő egymásba élcelődése hozza létre (8-6. és 8-7. ábra).

Myofilamentumok A vastag (miozin-) fiiamén tűm. Az ^4-csík fő alkotó elemei a párhuzamosan rendezett vastag (miozin) filamentumok. A 270-350 miozinmolekulából álló vastag filamentum úgy jön létre, hogy a miozinmolekulák egye­ nes farokszakaszai a filamentum közepe felé irányulnak és összekapcsolódnak, míg a fejek a filamentum két vége felé tekintenek és kihaj lanak. Ennek következtében a vastag filamentumok bipolárisak (8-8. ábra), közepük enyhén megvastagodott, két végük fokozatosan elvéko­ nyodik. A miozinfilamentumok közepét haránt kapcsola­ tok kötik össze, ennek következtében az A -csík közepén lévő világosabb //'-csík középvonalában egy sötétebb ha­ ránt vonal alakul ki (M-csík). A miozinmolekula (500 kDa) két nehéz láncból és két-két könnyű láncból áll. A nehéz láncok nagyobb része egymás körül tekeredő farkot alkot, a maradék rész végén globuláris dómén van (feji rész) (8-8. ábra), ehhez illeszkednek a könnyű láncok. A feji rész rendelkezik a miozin két alapvető tulajdonságával, az aktinkötő képességgel és az ATPáz-aktivitással. A fejet a farokkal összekötő darab hajlékony, két konformáció (egy kiegyenesítettebb és egy görbültebb) kö­ zött ingázik, és éppen ez teszi a miozint mozgató jellegű mo­ lekulává. Az egymást átfedő miozinmolekulák úgy rendeződnek, hogy a 14 nm-enként kinyúló fejek egymáshoz képest 120°-kal

166

IZO MSZÖVET M-csík

H-csík

sarcoplasmás reticulum

Z-vonal

myofibrillum

triád

mitochondriumok

8-5. ábra A harántcsíkolt izomrost hosszmetszetének elektronmikroszkópos képe (26 000 x)

elfordulnak, ezáltal a fejek egy spirális vonal mentén emel­ kednek ki a miozinfilamentum felszínéről. A miozinfilamentumból kinyúló fejek és összekötő darabok felelnek meg azoknak a kereszthidaknak, melyeket nagyfeloldású elekt­ ronmikroszkópos képen az aktin- és miozinfilamentumok között megfigyeltek.

A vékony (aktin-) filamentum. A vékony filamentumok elsősorban az /-csíkok fő alkotóelemei. Szabad végük, melyet sapkaszerüen egy aktin-kötő fehérje, a tropomodulin fed le, benyúlik az ,4-csík területére a miozinfilamentumok" közé (az izom összehúzodottsági állapotától függő mélységben), míg másik végük a sarcomer határát adó Z-korongban horgonyzódik ki (8-5. ábra). A vékony filamentumok két egymás köré csavaro­ dott aktinláncból (filamentózus, F-aktin) állnak. Ezek a láncok globuláris aktin alegységek (G-aktin) polimerizációjával alakulnak ki. Az egymás köré tekeredő F-aktin láncok közötti barázdába (a filamentum mindkét olda­ lán), egy újabb filamentózus protein molekulából, a tropomiozinből álló lánc fekszik bele, amelyhez a három al­ egységből álló szabályozó troponinkomplexek kapcso­ lódnak (8-8. ábra).

Az aktinfilamentum molekuláris szerkezete. A globulá­ ris aktin monomerek molekulasúlya 41-43 kD, a helikális Iá ne egy-egy fordulata 13 monomert tartalmaz. A G-aktin polimerizációja során a monomerek meghatározott módon, azonos orientációban kötődnek egymás végéhez, ezáltal a filamentum két vége nem azonos tulajdonságú, és igya lét­ rejött filamentum meghatározott polaritást mutat (64. oldal). A Z-lem ezből kétfelé kiinduló aktinfilamentumok po­ laritása ellentétes. A tropomiozin. amely két, egymás körül csavarodó fibrózus peptidláncból áll és hét aktin monomer hosszúságú, nyugvó izomban úgy fedi az aktin miozinkötő helyeit, hogy csak gyenge és reverzibilis kötődés jöhet létre a miozin fejekkel. A troponin a kontrakció szabályozásában részt vevő komp­ lex, három alegységéből a troponin-l gátolja a miozinfejek kötődését az aktinhoz nyugvó izomban, míg a troponin-C Ca-kötő helyeket tartalmaz, a troponin-T köti a komplexet a tropomiozinhoz.

A sarcomer felépítése (8-9. és 8-11. ábra). A két Zvonal közé eső szakasz, a sarcomer, a myofibrillum kontraktilis egysége. A vastag filamentumok egymás mellé párhuzamosan rendeződve a sarcomer közepén he­ lyezkednek el, és az A-csíkot hozzák létre. A bipoláris vastag filamentumok csúcsi részükkel a két Z-vonal felé tekintenek. Az I-csíkot alkotó vékony (aktin) filamentu-

167

I ZO MSZÖ V E T

A myofibrillum átmetszetének nagy nagyítású elekt­ ronmikroszkópos képe. A vékonyabb aktin- és a vasta­ gabb m iozinfilam entum ok szabályos rendezettsége jól lát­ ható (77 000 x ) .

mok egyik végükkel a Z-vonalba ágyazódnak bele, másik végük pedig az A-csík vastag filamentumai közé ékelő­ dik bele (a kontrakció mértékétől függően különböző mélységben). A fenti szerkezetből következik, hogy a m yofibrillum ok kü­ lönböző m agasságú keresztm etszetein eltérő filamentumátmetszeteket látunk (8-4. ábra). Az /-csík haránt metszlapján csak az aktinfilamentumok apró pontszerű átmetszetei láthatók, míg az A-csík közepéhez közel csak a vastag filamentumok nagyobb átmérőjű átmetszetei figyel­ hetők meg. Az A-csík széléhez közeli haránt metszeten

/*"

" vékony filamentum

myofibrillum (A-csík)

sarcoplasmás reitculum

myofibrillum (l-csík)

Z-lem ez

8-7. ábra Izomrost keresztm etszetének elektronmikroszkópos képe. Figyeljük m eg a m yofibrillum okat az őket körbevevő sarcoplasm ás reticulum tubulusokkal és cisternákkal. Né­ hány myofibrillum esetében a metszési sík a Z-lem ez szint­ jében haladt, ezeken e területeken m egfigyelhető a Z-lem ez jellegzetes sötét m átrixba ágyazott négyzethálós szerkeze­ te (22 500 x ) .

mind a vékony, mind a vastag filamentumok átmetszetei együtt láthatók, szigorú rendezettséget mutatva. Minden miozinfilamentum körül hat aktinfilamentum helyezkedik el, hexagonális mintázatot alkotva (8-4. és 8-6. ábra). A mind nagyobb feloldású elektronmikroszkópos felvételek vizsgálata során fény derült egy harmadik, rendkívül vékony (kb. 4 nm) filamentum fajta létezésére is (titin, lásd alább).

8-8. ábra

$

A vékony és vastag filamentum mo­ lekuláris vázlata. A vékony filam entum ot két, egym ás körül csavarodó F-aktin-szál alkotja, am elyre két, tropomiozinból és troponin kom plexekből álló lánc illeszkedik. A vastag filam entum ban a m iozin-ll-m olekulák hosszú, farki részükkel párhuzam osan egym ás mellé illeszkednek, feji részük szögben m egtörve kifelé áll a vastag filam entum ból. A vastag filam entum szim m etri­ kus szerkezetű, mert a miozinkötegek farki végükkel m indkét oldalt a közép felé irányulnak.

vastag filamentum

168

IZOMSZÖVET

Az izomösszehúzódás „csúszó filamentum” mechanizmusa Összehúzódásban lévő és elemyedt izmokról készített elektronmikroszkópos felvételeken megfigyelhető, hogy a miozift- és aktinszálak hosszúsága nem változik, azon­ ban a kontrakció során a vékony filamentumok mélyeb­ ben becsúsznak a vastag filamentumok közé, s mivel rög­ zítettek a sarcomer szélén, a Z-korongokat a sarcomer közepe felé húzzák, ezáltal a sarcomer megrövidül. Aho­ gyan nő a vékony és vastag filamentumok átfedése, úgy csökken a H- és /-csíkok szélessége (8-9. ábra). A myofibrillumot felépítő sok száz sarcomer együttes megrövi­ dülése vezet az egész myofibrillum megrövidüléséhez.

_____

1/2 1-csík

1/2 1-csík

ATP-kötés. ATP kötődése és következményes konfor­ mációváltozás miatt az aktinkötő hely meggyengül, a fej csak lazán kötődik az aktinfilamentumhoz (nyugalmi ál­ lapot), majd a miozinfej az aktinfilamentumról teljesen

leválik.

A fej kiegyenesedik. A kötött ATP bezáródik a kötőhely­ be, és hidrolizál ADP-re és foszfátra {ATPáz aktivitás), ez pedig a fejet kevésbé görbült helyzetbe kényszeríti. Ezál­ tal a fej az aktinfilamentum + vége (Z-csík) irányában kb. 5 nm-rel elmozdul.

Á fej hozzákötődik az aktinhoz és begörbül (az ak­ tinfilamentum elcsúszik). A foszfá tje vájjk a miozinfejről, ezáltal az ^ktinkötő h e lyáfcEIwá.válikT a miozinfej erősen hozzákötődik az aktin filamentumhoz. Éz~a fej konformációváltozását és ennek következtében a fej görbültebb helyzetét váltja ki, miáltal az aktinfilamentum elcsúszik (m echanikai erő képzése). Eközben az ADP a miozinfejről leválik. Kiinduló helyzet. A miozinfej ATP-kötő helye újra üressé vált, a miozinfej görbült helyzetben az aktinfilamentumon kötött állapotban marad (kiinduló helyzet, rigor álla­ pot). Újabb ATP nélkül az izom kontrahált állapotban marad, ez magyarázza, hogy a halál beállta után az izmok összehúzó­ dott állapotba kerülnek (hullam erevség, rigor mortis). Am iga kontrakció során egy miozinfej mindössze 5-10 nm-t mozdul el, az aktinfilamentumok elmozdulása akár 300 nm is lehet minden egyes sarcomerfélben. Az aktinfilamentu­ mok jelentős elmozdulása csak több száz kötődési-szétvá­ lási folyamat eredménye lehet.

A myofibrillum vázfehérjéi

A sarcomer rövidülésének elve. A: A sarcom er az izom­ rost nyugalmi állapotában, B: kontrahált állapotában. A sarcom er rövidülése azáltal jön létre, hogy a vékony fila­ m entum ok becsúsznak a vastag filam entum ok közé. Az A-csík szélessége az izom m indkét állapotában azonos ma­ rad.

Az izomösszehúzódás molekuláris háttere A z izom összehúzódásának molekuláris alapját az ké­ pezi, hogy a miozinfeje hozzákötődik az aktin filamentumhoz, konformációváltozás következtében begörbül, ezzel az aktinfilamentumot kissé elcsúsztatja, majd levá­ lik az aktinról és visszatér eredeti konformációjába („ csúszó filamentum ” mechaniznus). Az így végzett munkához energia szükséges, amelyet a miozin ATPbontásból nyer. Az egymást gyorsan követő sorozatos el­ csúszások következtében a két filamentum együttes hossza megrövidül Az izomkontrakció nem minden részlete tisztázott, a mai tu­ dásunk szerinti, általánosan elfogadott folyamatsor a kö­ vetkezőkben foglalható össze (8-10. ábra).

Kiinduló helyzet. A miozinfej ATP-kötő helye üres, a fej görbültebb állapotban kötődik az aktinfilamentumhoz. Ez az ún. rigor állapot élő izomban rövid élettartamú.

Bizonyos proteinek ugyan nem játszanak szerepet sem a kontrakció folyamatában, sem annak szabályozá­ sában, mégis nagy jelentőségűek a myofibrillumépítőelemek szigorú rendezettségének fenntartásában (8-11. ábra). Egy részük az azonos típusú filam entumókát köti össze meghatározott magasságban (pl. a Z-csíkban és az M-csíkban). Z-lemez. Az már régóta ismert tény, hogy az aktinfilamen­ tumok + végükkel a Z-lemezhez rögzülnek, azonban a Z-lemez szerkezete és a kötődés módja még nem teljesen tisztázott. A korongon végződő aktin szálak 4 vékony szétté­ rő un. Z-fílam entum hoz rögzülnek, bonyolult térbeliség­ gel, négyzethálós szerkezetet létrehozva (8-7. ábra), amely elektronsűrű mátrixba ágyazódik. A Z-filamentumok rövid, pálca alakú proteinmolekulákból, a-akf/n/nből épülnek fel (8-11. ábra). M-csík. Az A-csík közepén található M-vonal haránt irányú hidakból (M-híd) áll, amelyek az egymás melletti vastag fila­ mentumok középső szakaszait kötik össze, így biztosítva azok szabályos hexagonális rendezettségét és egymástól való távolságát (8-11. ábra). Az M-hidak anyaga valószínű­ leg a m iom ezin nevű (185 kD tömegű) fehérje. Az M-csíknak megfelelően a miozinfilamentumokhoz kötődő vékony M-filamentumokat is leírtak, ezek az ún. C -fehérjékből épülnek fel. Az M-csík filamentu mai hoz kapcsolódó kreatin-kináz aktivitást figyeltek meg. A kreatin-kináz katalizálja azt a kémiai folyamatot, amely során a nagy energiájú fosz­ fátcsoportot tartalmazó foszfokreatinból leválik egy foszfát­ csoport és az ADP-hez kötődik (ATP). Az enzim aktivitása a hirtelen nagy ATP-igény kielégítését biztosítja a kontrakció során.

169

I ZOMSZÖVET

Nebulin. Az aktinfilamentumok hossza számos váz­ izomban pontosan meghatározott. A szükséges hosszú­ ság kialakulását valószínűleg a nebulin (8-11. ábra) nevű protein szabályozza. Ez az óriásmolekula (molekulatö­ mege —800 kDa) átéri az aktinfilamentum teljes hosszát. Feltételezik, hogy az azonos aktinhossz kialakulásakor mintául szolgál. Titin. Az eddig ismert legnagyobb polipeptid a titin (molekulasúly: 3,000 kD, 8-11. ábra) biztosítja az izom­ rostok rugalmasságát és egyben a nyújtással szembeni el­ lenállását. Egyetlen titinmolekula átéri a félsarcomert, az M-vonal és a Z-lemez között. A titin azy4-csík területén a vastag filamentum felszínéhez kötött (lehet, hogy annak integráns része), az I-csíkon áthaladó része a vékony titinszál rugalmas szakasza, ennek vége a Z-lemezben rögzített. A titinszálak biztosítják a myofibrillumok szer­ kezeti folyamatosságát, valamint a vastag filamentumok sarcomeren belüli központi elhelyezkedését.

izomaktiválódás

TP-hidrolízis

A fej szöge kissé kiegyenesedik és aktin-alegységhez kötődik

ADP+P

8.1.1.2. SARCOLEMMA, SARCOPLASMA

izomrövidülés a fej vissza görbül f 4 5 -ra

v

aktinszál a sarcomer közepe felé csúszik

elmozdulás

halál után ATP nem termelődik, irreverzíbilis aktinkötés

8-10. ábra

#

A miozinfej konformációváltozásának és az aktinfilamentum elcsúszásának összefüggése vázlatosan. A m iozinfej ciklikus kötődése és leválása, valam int egy ki­ egyen esed ette bb és görbültebb helyzet közötti ingázása eredm ényezi az aktinszál elm ozdulását. A legalsó ábra a ha­ lál utáni állapotot mutatja (Nem eskéri Ágnes vázlata).

Sarcolemma. A szövettani irodalomban az izomrost cytoplásmáját sarcoplasmának, sejtmembránját hagyo­ mányosan sarcolemmának nevezik. A sarcolemma ma­ gából a sejtmembránból és az ahhoz kívülről hozzáfekvő lamina basalisból áll,— melynek kötőszöveti felszínéhez rács- és kollagénrostok kötődnek. A lamina basalis és a sejtmembrán közé egyes helyeken lapos, differenciálat­ lan ún. satellitasejtek illeszkednek be, melyeknek az izomrost regenerációjában van szerepük (lásd alább). A membrán belső oldalán (disztrofinból és aktinból fel­ épülő) membránvázat találunk, amely hídszerű moleku­ láris elemekkel kapcsolatban áll a membrana basalissal (8-12. ábra). Az izomrost végén, ahol az összehúzódás ereje a folytatását képező kötőszöveti struktúrákra tevő­ dik át, a sarcolemma számos kesztyüujj szerű nyúlványt képez, növelvén a kapcsolódó felszín nagyságát (8-17. ábra). Membránváz, disztrofin. A sarcolemmát a cytoplasmaticus oldalon fibrózus molekulákból álló membránváz (8-12. ábra) teszi rugalmasan ellenállóvá. Ez felépítésében emlékeztet a vörösvértest membránvázára: legfontosabb komponense egy spektrinnel rokon fibrózus fehérje, az ún. disztrofin, amely képes (nem a myofibrillumokhoz tartozó) aJrt/'n-mikrofilamentumókát kötni, és azzal hálózatot képez­ ni. A hálózat disztrofin komponense a p-disztroglikánhoz (integráns membránfehérje) kapcsolódik, az pedig az extracellularis oldalán a-disztroglikánt köt. Az utóbbi lam in in -2 -t (m erozint) megkötve hidat képez a lamina basalis felé. A (3-disztroglikánhoz még egy sor integráns membrán­ fehérjéből álló komplex (cr-, /3-, ö-szarkoglikán ) is társul a membránban, ezek szerepe kevéssé ismert (lehetséges, hogy hozzájuk társuló további fehérjék révén jelátviteli útvo­ nalak kezdeti szakaszát alkotják). A sejtváz és a lamina basalis között a szokványos, integrineken keresztül történő hídszerű kapcsolat is fennáll (laminin, integrin, vinkulin, talin, fiiamin, a-aktinin, aktin). A lamina basalis a membrán külső oldalán, valamint a disztrofin és aktin alkotta memb­ ránváz a belső oldalán olyan támasztékot ad a membrán­ nak, mely ellen tud állni a kontrakció során létrejövő nyíró erőknek.

170

IZOM SZÖ VET

a-aktinin

M-hid (myomesin)

nebulin

vastag filamentum

vékony filamentum

8-11. ábra

^

A sarcomer finomabb szerkezetének vázlata. A sarcomért kétoldalt a Z-lemezek határolják, ebbe vannak a vékony filamentumok kihorgonyozva a-aktinin közvetítésével. A vékony filamentumok két F-aktin láncból, továbbá tropom iozin-troponin láncokból épülnek fel, melléjük szorosan a filamentózus nebulin molekulák illeszkednek. A vastag filamentumokat miozin-molekulakötegek építik fel, úgy, hogy a miozinfejek kiállnak és az azonos oldali vég felé irányulnak. A vastag filamen­ tumokat az M-csíknak megfelelően haránt hidak kötik össze, a kétoldali Z-lemezhez pedig a hosszú, rugalmas titin-filam en­ tumok horgonyozzák ki.

Örökletes izomsorvadásos kórképek (izomdystrophiák) a fenti membránvázat alkotó fehérjék genetikai eredetű hi­ bája következtében jöhetnek létre. Leggyakrabban a disztrofin gén károsodik, deléció vagy pontmutáció következté­ ben (az X-kromoszóma Xp21-es régiójában), ami miatt vagy hiányzik a disztrofin, vagy szerkezete, molekulasúlya, funk­ ciója változik meg (Duchenne-, illetve B ecker-féle izom­ sorvadás). A kórképet a sarcolemma szakadozása miatt be­ következő izomrostpusztulás jellemzi, ami a betegeket 10-15 éves korukra járószékhez köti, és 20 éves koruk kör­ nyékén halálhoz vezet. További izomsorvadásos kórképe­ ket okoznak a sza rkoglikán ok és a lam inin-2 -t alkotó peptidek génhibái is.

Sarcoplasma. A nagyszámú lelapult és ezért ovális átmetszetü sejtmag a sarcolemma alatt található (külö­ nösen sok van belőlük a mozgató idegvégződés környe­ zetében, lásd idegszövet fejezetet). DNS szintézisére, mitózisra nem képesek. A nagy ATP-igény miatt az izomrost sok és aránylag sűrű cristákkal rendelkező mitochondriumot tartalmaz. Nagy részük a myofibrillumok közé illeszkedik be hosszanti irányban, de az I-csíknak megfelelő magasságban különleges haránt irányú, kígyó­

vonalban fiitó, gyakran elágazó mitochondriumok is rendszeresen előfordulnak (8-5. ábra). A sarcoplasmában tartalék energiaforrásként kis lipidcseppek és glikogtfViszemcsék találhatók, az utóbbiak nemcsak a myofib­ rillumok közötti térben, hanem az /-csík kontraktilis ele­ mei között is előfordulnak. A myofibrillumok kontrakciójának szabályozásában két, az elektronmikroszkóppal felfedezett strukturális elem különös jelentőséggel bír, mindkettő szoros topog­ ráfiai kapcsolatban áll a myofibrillumokkal. Ezek: a T-tubulusok rendszere és a sarcoplasmás reticulum. A T-tubulusok rendszere (8-13. ábra). A z ingerüle­ tet az izomrost membránjától az izomrost mélyébe a sejt­ membrán vékony, csőszerű betüremkedései vezetik. Ezek a csövek a myofibrillumokra merőleges (transversalis) síkban futnak a myofibrillumok közötti térben, min­ den sarcomernek megfelelően kettő, az ^4-csík két szélé­ nek magasságában. A legmélyebben elhelyezkedő T-tubulus ürege is megőrzi kapcsolatát az extracellularis tér­ séggel. A sarcoplasmás reticulum (SR). A sima felszínű endoplasmás reticulumnak az izomfunkcióhoz adaptáló-

•as típusú kollagén

!U

lamina densa

laminin-2 (merozin) a-disztroglikán f p-disztroglikán

szarkoglikánok (a, p, y, 6) sejtmembrán

8-12. ábra A sejtváz és az izomrost basalis membránjának kapcsolata. A transz­ membrán kapcsolatot a membránt át­ érő P-disztroglikán biztosítja, amelyhez a cytoplasmaticus oldalon a disztrofinmolekula, ennek másik végéhez pedig a sejtváz aktin-microfilamentumai csatla­ koznak. A membrán külső oldalán a P-disztroglikán hoz az a-disztroglikánon keresztül laminin-2 kötődik, amely a la­ mina densával tart kapcsolatot.

171

IZ OM SZÖVET

sarcolemma mentén tovaterjedő ingerületet a T-tubulu­ sok az izomrost belsejébe vezetik, aminek hatására a sarcoplasmás reticulumból Ca2+ áramlik ki. A kiáramló Ca2+ a vékony filamentum felszínén levő szabályozó fe­ hérjéhez, a troponin-C-hez kötődik, ami a tropomiozin elmozdulását és ezzel az aktin- és a miozinfej kötődését idézi elő, miáltal beindul az aktin és miozin egymáshoz viszonyított elcsúszása. A sarcoplasmás reticulum és a T-tubulus jelentősége. Idegingerület hatására a sarcolemmában a myoneurális érintkezés helyén akciós p oten ciá l keletkezik, amely igen gyorsan (5 m/s) tovaterjed a sarcolemmán és a vele folya­ matos T-tubulusok membránján, így az izomrost sarcolemmájának minden része (az izomrost mélyében is) közel azo­ nos időben kerül ingerületbe. Az SR legfontosabb feladata a kalcium begyűjtése, tárolá­ sa^ majd az ingerület hatására történő szabályozott kibo­ csátása. Ennek érdekében az SR membránjában kalcium­ pumpa, az SR Ca-ATPáz van jelen, amely a kalciumot ener­ gia felhasználásával az SR lumenébe juttatja. Ott a kalciu­ mot a kalszekvesztrinnek nevezett Ca-kötő fehérje köti meg. Ez a Ca-kötő fehérje nagy mennyiségű kalciumot tud megkötni, de aránylag kis affinitással, és ezért onnan az könnyen mobilizálható.

8-13. ábra A sarcoplasmás reticulum és a T-tubulusok. A kép egy myofibrillumot ábrázol, amelyet körbevesz a sarcoplasmás reticulum hálózata. Az A-csík és l-csík határán a sarco­ plasmás reticulum két terminális cisternája érintkezik a sarcolemmából betüremkedő T-tubulussal (triád). Egy sarcomerre merőlegesen mindig két T-tubulus fut, az A-csík két szélén.

dott formája. Az SR a myofibrillumok felszínérLCSÖvekből és cisternákból álló, sokszorosan anasztomizáló há­ lózatot képez (8-13. és 8-7. ábra). Két T-tubulus közötti szakasza bizonyos rendezettséget mutat: nagyrészt hosszanti irányítottságú csövekből áll (longitudinális sarcotubulusok), melyek között az oldalirányú anastomosisok különösen sűrűek az ^4-csík //-zónájában. Az Aés /-csík határán a hosszanti tubulusok mindkét végükön haránt irányban futó tágult cistemába torkollanak bele, melyeUerminális cistsrnának neveznek. A T-tubulusnak a terminális cistemákkal való érintkezési pontja különö­ sen fontos hely az izomkontrakció szabályozása szem­ pontjából. Ez a triódnak (8-14. és 8-5. ábra) nevezett hely olyan hármas struktúra, melynek közepét a vékony T-tubulus, két szélét pedig a hozzá csatlakozó két termi­ nális cistema képezi. A triád az A- és /-csík határának ma­ gasságában van, így egy adott sarcomerhez két triád tar­ tozik. Mind a T-tubulus, mind a sarcoplasmás reticulum fontos szerepet játszik a kontrakció szabályozásában, az idegi ingerület és a kontrakció összekapcsolásában (excitaton-contraction coupling). Ennek lényege, hogy a

A T-tubulusok által az izomrost belsejébe vezetett ingerület és az SR-ből történő Ca-kiáramlás a két struktúra kapcsoló­ dási pontján, a triádban kapcsolódik össze (8-14. ábra). A T-tubulus membránjának elektromos ingerülete a triádokban a membránba épített feszültségfüggő Ca-csatornák (dihidropiridin-receptorok) kinyílását és konformációs változását okozza, amely viszont a vele érintkező SR termi­ nális cisternák membránjából kinyúló kalcium csatornák (rianodinreceptorok) alakváltozását és így azok megnyílá­ sát eredményezi. A kalcium ekkor hirtelen, nagy mennyiség­ ben felszabadul az SR terminális cisternájából, s a meg-

terminális cisterna

8-14. ábra A triádban lezajló molekuláris folyamatok. A T-tubuluson bevezetődő ingerület a membrán feszültségfüggő Cacsatornáinak kinyílását és konformációváltozását idézi elő, ami a terminális cisterna Ca-csatornáinak alakváltozásá­ hoz, a csatorna kinyílásához és a cisternában tárolt Ca2+nak a cytoplasmába történő kiáramlásához vezet. A Ca2+-ot Ca-ATPáz pumpálja vissza a cisterna membránján keresz­ tül.

172

IZOMSZÖVET

nyílt csatornákon át a sarcoplasmába kerül, ahol a myofibrillumok kalciumkötő helyei számára elérhetővé válik. Elegendő kalcium-, ATP és magnéziumion jelenlétében a miozinfejek könnyű láncainak két ATPáz enzim szabályozó darabja aktiválódik. A szabad Ca-ionok az aktinfilamentum teljes hosszában a tr o p o n in -C -alegységek 4-4 Ca2+-kötőhelyéhez kötődnek. Ez a kötődés a tropomiozinmolekula alakváltozását okozza, s ennek következtében a tro p o m io z in mélyebben belesüllyed az aktinhelix barázdájába, ekkor a miozinfejek és a G-aktin monomerek között erős kö­ tések jöhetnek létre. Ebben az erős kötésben az aktinnak, mint kofaktornak a hatására az eddig lassú A T P -h a s ítá s hirtelen felgyorsul (8-10. ábra), és így rövid idő alatt nagy energia szádul fel, melynek hatására a miozin begörbül, az aktinfilamentumot elhúzva. A kötődési-szétválási folyama­ tok addig zajlanak, ameddig Ca-ionok szabadulnak fel a rak­ tárakból és a sarcoplasmában a troponinkomplexhez kö­ tődnek.

8.1.1.3. INTERMEDIER FILAMENTUMOK A sejtvázelemek közül az izomspecifikus intermedier filamentumok biztosítják a myofibrillumok izomroston belüli helyzetét. A myofibrillumok egymáshoz kapcsoló­ dása teszi lehetővé, hogy azok ne vagy csak nagyon kis mértékben csússzanak el egymás mellett, a sarcolemmához való kötődésük pedig az izomrost elemeinek összehangolt mozgásában és a kontrakciós erő továbbítá­ sában játszik szerepet. A myofibrillumokat intermedier filamentumok kötik össze A 10 nm-es ífes/wiwfilamentumokból (mole­ kulasúly: 55 kDa) álló fonatok gyűrűt alkotva veszik kö­ rül a myofibrillumokat minden egyes Z-vonal magassá-

gyors össze­ húzódásé izomrost

m. soleus lassú típusú vörös izomrost

8-15. ábra Vörös és fehér izomrostok keresztmetszeti képe. Az al­ kalmazott immuncitokémiai festés a Ca-ATPáz vörös, ill. fe­ hér izomrostokra jellemző változatát tünteti fel. A: a lassú összehúzódásé m. soleus metszetén a kisszámú gyors összehúzódásé rost sötét színben festődik. B: a gyors összehúzódású m. extensor digitorum longus metszetén a lassú típusú vörös izomrostokat látjuk sötét színben (pat­ kány, 50x, Zádor Ernő felvételei).

gában. A haránt gyűrűket hosszanti dezminfilamentumok kötik össze a myofibrillumok közötti térben. így minden egyes myoflbrillumot intermedier filamentumokból álló finom, harisnyaszerű hüvely borít. A szom­ szédos myofibrillumok Z-lemezei körüli fonatokat rövid, haránt filamentumok kapcsolják egymáshoz, míg az in­ termedier filamentum hüvelyt az M-vonalban szkelemin protein kapcsolja a miozinfilamentumhoz. Ezáltal min­ dig egyforma sarcomerszakaszok találhatók egymás mel­ lett a párhuzamosan futó myofibrillumokban (az izom­ rost teljes szélességében), ez magyarázza a jellegzetes harántcsíkolatot. A széli myofibrillumok kapcsolata a sarcolemmával. A szélen futó myofibrillumokat körülölelő dezminköteget a Z-vonalak magasságában többféle intermedier fílamentumot kötő protein (paranemin, szineminf ankirin) kapcsolja a sarcolemmához. A sarcolemmának ezen a belső felszínén elektronmikroszkóppal megvastagodást lehet találni, amely bordákhoz hasonló harántvo­ nalak formájában körbeült az izomroston (costamerek). A dezmin jelentőségét mutatja, hogy génmutációval létrejö­ vő, genetikailag öröklődő funkcióképtelensége korral foko­ zódó izomgyengeséget (myopathiát) okoz.

8 .1 .2 . V ö rö s é s fe h é r izom rostok Egy adott izmon belül az izomrostok átmérője arány­ lag szűk határon belül változatos lehet. Rutin szövettani festést alkalmazva, az eltérő nagyságú rostok festődési eltérést nem nagyon mutatnak, különböző immun- és enzimhisztokémiai eljárásokkal azonban az izomrostok három típusa különíthető el. Lassú összehúzódású, oxidatív vagy vörös izomrost (8-15B ábra). Aránylag kis átmérőjű rostok, természetes színük sötétebb, mint a nagy átmérőjű rostoké. A sötétebb színt a mioglobin nagyobb mennyisége és a gazdagabb kapilláris hálózat magyarázza. A myofib­ rillumok között és a sarcolemma alatt a nagyméretű mitochondriumok nagy száma jellemző, magasabb a lipid tartalom, a sarcoplasma glikogén tartalma ala­ csony. Ez az izomrost fajta lassan fáradó. Emberben a diaphragma és a musculus masseter jellegzetesen vö­ rös izom, általánosságban a testtartással kapcsolatos izmok tartoznak ebbe a csoportba. Gyors összehúzódású, glikolitikus vagy fehér izom­ rost (8-15A ábra). Világosabb színű, a legnagyobb átmérőjű izomrostféleség, a sarcolemma alatti mito­ chondriumok kisebbek, az interflbrillaris mitochond­ riumok száma alacsony, a capillarishálózat kevésbé dús, mint a vörös izomrostok esetében A sarcoplasma g/z&ogé/jtartalma igen magas. A sarcoplasmás reticuíum és a T-tubulusok rendszere bonyolultabb, mint a lassú rostokban. Ezek az izomrostok gyorsan és nagy erővel húzódnak össze, azonban gyorsan fáradnak: Emberben a musculus biceps, a musculus rectus abdominis, a szemmozgató izmok típusos fehér izmok.

173

IZOMSZÖVET

myofibrillumok

Interm edier izomrost. Az ilyen izomrostok kis és kö­ zepes átmérőjű rózsaszínű rostok, capillarisellátottságuk gazdag. Gyorsan húzódnak össze, fáradékony­ ságuk a vörös és fehér izom közötti. Mioglobintartalmuk magas, a glikogénértékek a köztes tartományba esnek. Az izmok színében megnyilvánuló különbséget a XIX. szá­ zadban Ranvier (1874) figyelte meg, tőle származik a „vö­ rös” és „fehér izom” elnevezés. Emberben, az aerob és ana­ erob módon dolgozó izomrostok mindig keverten fordulnak elő, bizonyos izmok esetében egy adott típus túlsúlyával. Az utóbbi években figyelték meg, hogy a csonthoz közelebb el­ helyezkedő izomrostok között a lassú, vörös rostok aránya magasabb. Egy adott izom rendszeres, hosszan tartó fokozott megter­ helése eredményezheti a gyorsan fáradó fehér izomrostok arányának csökkenését (megnő a lassú összhúzódású izomra jellemző típusú miozin szintézise, a gyors típusú miozin nehéz lánc expressziója gátolt). A mozgató neuron axonja számos izomrostot beidegezhet, természetesen az egy axon által ellátott izomrostok mindig azonos típusúak (m o to ro s e g y s é g ). Egy adott motoros egy­ séghez tartozó izomrostok azonban nem képeznek elkülö­ nült csoportot, hanem más motoros egységek rostjaival ke­ veredhetnek. Ez magyarázza, hogy egy izomnyalábon belül a szomszédos rostok eltérő típusúak lehetnek.

8-16. ábra

#

A harántcsíkolt izom kötőszövetes burkai. A legkülső kö­

8 .1 .3 . Az izom - é s kö tőszövet kapcsolata Kötőszöveti hüvelyek. A párhuzamosan egymás mel­ lé rendezett harántcsíkolt izomrostok különböző nagysá­ gú kötQgoket, fásciculusokai alkotnak. A szervezet izma­ it, az izmon belül az izomrost kötegeket és a köteget alko­ tó egyedi izomrostokat kötőszöveti burkok veszik körül, melyek fontosak az izomrostok összehúzódása által létre­ hozott erő átvitelében, hiszen az esetek nagy részében az egyedi izomrostok nem érik át az izom teljes hosszát. Az izom kötőszövete (kollagén és elasztikus rost tartalma ál­ tal) rugalmas vázat alkot, melyhez az egyedi izomrostok és rostkötegek kötődnek. A rugalmas rostok száma külö­ nösen magas lágyrészekhez tapadó izmokban (nyelv iz­ mai, mimikái izmok). Három kötőszöveti burkot különí­ tünk el (8-16. ábra). Epimysium az izmot kívülről borító tömött kötőszövetes állomány. Az izmot ellátó (vér-, nyirok-) erek és idegek az epimysiumban kisebb ágakra oszlanak, amelyek belépnek az epimysiumból leváló burokba, a perimysiumba. Perimysium vékony kötőszövetes septumokból áll, melyek az epimysiumból hatolnak be az izomrostkötegek közé, elválasztva azokat egymástól. Ezek a vé­ kony lemezek vezetik az ereket, idegeket az izomrost köteg mélyébe. A perimysium kollagénrostokat és rácsrostokat egyaránt tartalmaz. A perimysium kötő­ szövetébe ágyazva található a funkcionálisan fontos szerepet játszó izomorsó (lásd idegszövet fejezetet, 196. oldal). s Endomysium minden izomrostot körülvevő finom

tőszövetes hüvely az epimysium, az izmon belül elkülönült izomrostok kötegeit laza rostos kötőszövetes hüvely, a perimysium veszi körül. Az egyedi izomrostokat nagyon fi­ nom, laza rostos kötőszövet, az endomysium borítja (Nemeskéri Ágnes összeállítása).

kötőszöveti hálózat, amely kitöltve a rostok közötti te­ ret az izomrostokat egymáshoz kapcsolja. Az endo­ mysium az izomrostokat borító finom rácsrostokból és az azokhoz társuló proteoglikán molekulákból áll. A perimysialis artériákból az izomrostokra merőleges ágak indulnak, amelyek az endomysiumban hosszan­ ti, hullámos (méretváltozás az izomrost kontrakciója­ kor!) lefutású kapillárisokra oszlanak, dús egymással anasztomizáló hálózatot alkotva minden egyes izom­ rost felszínén. Izom-ín átmenet. Azokon a helyeken, ahol az izom az erőátvitelben szerepet játszó más szövethez csatlako­ zik (ín, aponeurosis, fascia), az epimysialis, perimysialis és endomysialis rétegek erős, ellenálló szövetté olvadnak össze. Az izomrostok végein számtalan kesztyüujjszerű, gyakran elágazó és anastomizáló sejtnyúlvány figyelhető meg, melyek közé a csatlakozó ín kollagén rostkötegei hatolnak be (8-17. ábra). Az izom-ín átmenetben a myofibrillumok kihorgonyzódnak a sarcolemmához, mégpedig úgy, hogy a myofibrillum utolsó sarcomerje teljes marad, tehát a memb­ ránhoz kötődés az esedékes Z-vonal helyén van. A myofibrillumnak a membránhoz való kapcsolódása sokban emlékeztet a focalis kontaktusra (94. oldal). Az aktinfilamentumok itt egy sötét mátrixba kötődnek bele, melynek fő alkotói az a-aktinin és a vinkulin, ezek pedig a transz-

174

IZOM SZÖVET

az izomrost végének

8-17. ábra

$

Izom-ín átmenet. Az izomrost vége fokozatosan el vékonyodva kesztyű ujjszerű nyúlványokban végződik. Az ín l-es típusú kollagén­ jének elemi fibrillumai a sarcolemma lamina basalisához tapadó rácsrostokhoz (lll-as típusú kolla­ gén) kapcsolódnak.

az ín l-es típusú kollagénfibrillumai

a rácsrostok lll-as típusú kollagénfibrillumai

membrán integrinhez kapcsolódnak. A membrán külső oldalán lamina basalist találunk (IV-es kollagén), ezen keresztül kapcsolódik az izomrost az ín kollagénrost­ jaihoz. Az izom-ín érintkezési felülete a kesztyüujjszerű izomrost nyúlványok következtében kb. 10-szeresére nő meg, és így nagyobb felületen oszlik meg a húzóerő. A térbeli szerkezet olyan, hogy a keletkezett erő nagy része a hosszanti irányú nyúlványok gyenge sarcolemmájára a kevésbé romboló nyíró erő formájában hat.

8 .1 .4 . A z izo m szö ve t kialakulása, re g en e ráció ja Harántcsíkolt izomrostok a mesoderma izomfejlődés irányában elkötelezett progenitor sejtjeiből jönnek létre. A sejtek osztódásra képes myoblastokká differenciálód­ nak, amelyek egymással fuzionálva hosszan elnyúlt sokmagvú óriássejtekké, ún. primer izomcsövekké alakul­ nak át. Ezekben a sarcolemma alatt megjelennek az első myofibrillumok, de a sejtmagok még az izomcső tenge­ lyében maradnak. Az izomcső felszínén megmaradt myoblastok további fúziókkal növelik az izomcső töme­ gét (szekunder izomcső), a szaporodó myofibrillumok kitöltik az izomcső legnagyobb részét, oldalra nyomva a sejtmagokat. Kialakul a lamina basalis, az izomcső izomrosttá differenciálódik. A végső differenciálódás so­ rán a sejtmagok elvesztik osztódási képességüket. A teljesen differenciálódott izomrost sarcolemmájához hozzásimulva, a lamina basalison belül vannak olyan kevéssé differenciált tartalék sejtek, amelyekből az izom­ rost részlegesen pótlódhat, ezek az ún. satellitasejtek. Fénymikroszkóppal sejtmagjuk könnyen összetéveszthe­ tő az izomrostok perifériás elhelyezkedésű magjaival. Némi támpont ad, hogy a Satellitasejtek magjait durvább kromatinállomány jellemzi. Gyakoriságukra jellemző, hogy általában 5-10 izomrost sejtmagra esik egy satellita sejtmag. Az izomrostok felszínéhez M-kadherin sejtad­ héziós molekulával kapcsolódnak. A satellitasejtek az intrauterin fejlődés késői szakaszában nem fuzionált,

lamina basalis

nyugvó, tartalék myoblastoknak felelnek meg, amelyek osztódásra képesek maradnak az egész élet során. A satellitasejtek osztódásával létrejött utódsejtek közül egy összeolvad a növekvő izomrosttal, a másik satellitasejtként marad meg és újabb osztódásra képes (őssejt, 86. ol­ dal). A satellitasejtek megfelelő növekedési faktorok ha­ tására aktiválódhatnak, osztódhatnak és az izomrosttal történő fúziójukkal hozzájárulnak a rost növekedéséhez a felnőttkori méret eléréséig, a sérült izomrost regenerációjához, valamint tartós igénybevételt követő megnagyob­ bodásához (hypertrophiájához). Felnőttben az izom regenerálódási képessége na­ gyon csekély, csak ép endomysium esetén fordul elő. Kis sérülés esetén az ép endomysiumon belül a satellitasejtek osztódnak és fuzionálnak a károsodott izomrosttal, az izomrost kiegészül. Ha az endomysium a sérüléskor szét­ szakad, a károsodott területre fibroblastok vándorolnak, kollagént szintetizálnak, s a sérült izomrost helyét heg­ szövet foglalja el. Hypertrophia. Intenzív sporttevékenységgel a vázizmok mérete jelentősen növelhető. A fokozott erőkifejtés hatásá­ ra a harántcsíkolt izomrostok mérete megnő, a számuk azonban változatlan marad. Ezt a fiziológiás folyamatot hypertrophiának nevezik. Az izomroston belül azonban a sarcomerek száma nőhet vagy csökkenhet, az izomaktivi­ tásban bekövetkező változások függvényében. A satellitasejtek osztódása, fúziója, új sarcomerek képződése az izom tömegét megnöveli. A vázizmok hyipertrophiája a fokozott terhelés hatására kizárólagos adaptációs mechanizmus, mivel a harántcsíkolt izomrostok magjai nem képesek DNSszintézisre, mitosisra.

Inaktivitási atrophia. A vázizmok hosszabb ideig fennálló inaktivitása (törött végtag gipszrögzítése, pyramispálya de­ generációja) a vázizmok tömegének fokozatos csökkenésé­ hez vezet (inaktivitási atrophia). A végtag gipszrögzítésekor, ha az izmok rövidült helyzetben vannak, az inaktivitás hatá­ sára sarcomerek száma csökken; a nyújtott helyzetben fi­ xált izomban a myofibrillumok, új sarcomerek képződésével meghosszabbodnak. A gipsz eltávolításakor a sarcomerek száma ellentétesen változik, míg a sarcomerek hossza, a myofilamentumok átfedése újra eléri a maximális erőkifej­ téshez szükséges optimális méretet.

175

I ZOMSZÖVET

Denervációs atrophia az izomrostok beidegzésének el­ vesztése (az ideg sérülése, az ideg vérellátási zavara) ese­ tén alakul ki. A beidegzésnek trophicus (az eredeti struktú­ rát fenntartó) hatása van az izomrostra, amely akkor válik nyilvánvalóvá, ha az ideg funkciója kiesik. Ilyenkor az izom­ rostok átmérője a miozin- és aktinszintézis csökkenése mi­ att megkisebbedik, a myfibrillumok egy része felszívódik, a harántcsíkolat rendezetlenné válik, de az izomrost életben marad. Az izomrost a teljes pusztulástól megmenthető, ha az ideg-izom kapcsolat újra létrejön, az izom reinnerválódik. Ez megtörténhet úgy, hogy a periférián sérült axonok újra benőnek a Schwann-hüvelybe, majd elérve az izmot kiala­ kítják a mozgató idegvégződést (lásd 195. oldal). A reinnerváció másik útja, ha a szomszédos ép axonokból kinövő ágak idegzik be a denervált izomrostokat.

A harántcsíkolt izomrost és azt beidegző idegrost kap­ csolatának szerkezeti leírása az Idegszövet fejezetben szerepel (197. oldal).

8.2. SZÍVIZOMSZÖVET A szívizom számos strukturális, molekuláris és életta­ ni tulajdonságban különbözik a váz- és simaizomszövetr tői, a nyilvánvaló alaki és funkcionális hasonlóság mel­ lett. Legnagyobb része ritmikus összehúzódásra speciali­ zálódott és funkciója az élet során megszakítás nélkül fenntartott. Ez a szív ún. munkaizornzqta. Az izomsejtek lényegesen kisebb hányada az ingerület képzésére, tovavezetésére differenciálódott, ez képezi a szív ingerület­ képző és vezető rendszerét.

8.2.1. A munkaizomzat szívizomsejtje A vázizom sokmagvú óriássejtként felfogható hatal­ mas izomrostjaival szemben a szívizomszövet egyedi izomsejtekből áll, melyek végükön sejtkapcsoló struktú­ rákkal kapcsolódnak egymáshoz* A szívizomsejt vége a következő sejt végéhez kapcsolódik, és így láncszerűen egymáshoz kapcsolt sejtek sora alakul ki. Minthogy pe­ dig egy izomsejt végéhez két másik sejt is illeszkedhet, az így létrejött „izomrost” gyakran villaszerűén elágazódik, illetve más „rosttal” újra egyesülhet. Ezáltal a munka­ izomzat mikroszkópos képére hegyesszögben elágazó és egyesülő rostokból álló hálózat jellemző (8-18. és 8-19. ábra). A végükön egymáshoz kapcsolódó szívizomsejteket koráb­ ban egybefüggő izomrostoknak, az egész szívizomszövetet pedig valóságos syncytiumnak tekintették. Csak az elekt­ ronmikroszkópos vizsgálat derítette ki, hogy a discus intercalarisok igazi sejthatárok, és így a szívizom egyedi se j­ tekből áll. Mint alább látni fogjuk, a kiterjedt ionkommuni­ kációs csatornák (nexusok) az izomsejteket mégis funkcio­ nálisan egyetlen rendszerbe integrálják.

8.2.1.1. DISCUS INTERCALARIS, EBERTH-VONAL A szívizomsejtek kapcsolódásánál a két sejt határa zeg-zugos, egyes szakaszai sokszor lépcsőzetesen eltol­ tak egymáshoz képest. Ezek a sejthatárok a fénymikro­ szkópban keresztben húzódó sötétebb vonalak formájá­ ban láthatók (discus intercalarisok vagy Eberth-vonalak,

8-19. ábra Szívizomszövet fénymikroszkópos hosszmetszeti ké­ pe (HE. 630 x ).

Szívizomszövet fénym ikroszkópos képe (HE, 630x ).

keresztmetszeti

176

I ZOMSZÖVET

8-18., 8-20. és 8-21. ábra). A sejthatár lefutásának lép­ csőzetes volta miatt megkülönböztetünk keresztben futó (transzverzális) és a sejt hosszában futó (longitudinális) szakaszokat. A discus intercalarisban a két sejtet a szokványos sejt­ kapcsoló struktúrák kiterjedt, a szívizomhoz adaptáló­ dott rendszere köti össze. Fascia adhaerens (8-20. és 8-21. ábra). A hámsejtek zonula adhaerenséhez hasonló felépítésű kapcsoló struk­ túra, amely folt vagy sávszerűén főként a transzverzális szakaszokra lokalizálódik. A fascia adhaerensnek megfe­ lelően a membrán cytoplasmatikus oldalán a-aktinint, vinkulint és egyéb fehérjéket tartalmazó sűrűsödést talá­ lunk, ebben végződnek a myofibrillumok aktinfilamentumai a Z-csíknak megfelelő magasságban.

Desmosomák. A szívizomsejtek közötti igen erős me­ chanikai kapcsolatot a helyenként (ugyancsak a transz­ verzális szakaszon) közbeiktatott desmosomák (8-20. és 8-21. ábra) jelentik. Szerkezetük és funkciójuk meg­ egyezik a más szövetekben is előforduló, típusos desmosomákéval. A membrán cytoplasmaticus oldalán elhe­ lyezkedő sötét zónába, plakkba ágyazódnak bele a sejt­ váz dezmin intermedierfilamentumai. Nexusok. Az Eberth-vonalban a harmadik és funkcio­ nálisan jelentős kapcsoló struktúra a pexus^gap junction, 8-20. és 8-21. ábra), mely főként a discus intercalaris szélén és a longitudinális szakaszokban található meg. A szorosan összefekvő két membránban ezeken a foltszerű területeken membráncsatomák, connexonok vannak be­ építve, amelyek a két sejt között ionos kommunikációt

lamina basalis sarcolemma

mitochondrium lipidcsepp fascia adhaerens

nexus

desmosoma Eberthvonal

'mwfa

mitochondriumok csoportja

8-20. ábra Szívizomsejt hosszmetszeti képe. Az Eberth-féle vonal (discus intercalaris) különböző szakaszain a fascia adhaerens, a desmosoma és a nexus azonosítható (29 500 x , Virágh Szabolcs felvétele).

177

I ZOMSZÖV E T

mitochondrium desmosoma fascia adhaerens

nexusok

8-21. ábra

®

A discus intercalaris felépítésének vázlata a sejtkap­ csoló struktúrákkal

tartanak fenn. Emiatt az elektromos ellenállás alacsony, az elektromos ingerületi folyamat szabadon és igen gyor­ san terjedhet a szívizomsejtek egymáshoz kapcsolt háló­ zatában. A szívizom koordinált kontrakciós működését a nexusok rendszere teszi lehetővé.

Mindez az ATP-szintézisben kulcsszerepet játszó belső mitochondriummembrán óriási felületnöveléséhez vezet, és jelzi az oxidatív anyagcsere kiemelt szerepét a szív­ izom megszakítás nélküli kontrakciós aktivitásában. A sarcolemma alatt és a mag körül nagyobb mitochondriumcsoportok láthatók, más részük a myofilamentum kötegek között sorba rendezetten fordul elő.

8.2.1.3. A KONTRAKTUS RENDSZER Myoflbrillumok. A sejtekben fénymikroszkóppal a myofibrillumoknak megfelelő hosszanti csikoltság vilá­ gosan felismerhető, aminek az az oka, hogy a fibrillumok távolabb állnak egymástól, mint a harántcsíkolt izom­ rostban. Elektronmikroszkóppal a szívizomban nem talá­ lunk olyan szabályosan formált, azonos átmérőjű hengerded myofibrillumokat, mint a vázizomban. A keresztmet­ szeti képen a myofilamentum profilok folyamatosan töl­ tik ki a teret, szabálytalanul megszakítva mitochondrium és sarcoplasmás reticulum átmetszetekkel (8-23. ábra). Az aktin- és miozinfilamentumok a harántcsíkolt izom­ mal azonos módon, sarcomerekbe rendezettek, ami itt is a harántcsíkolat létrejöttéhez vezet. Az elkülönült myofibrillumok hiányától eltekintve, a szívizom kontraktilis elemei a vázizoméval megegyező ultrastrukturális képet mutatnak. Az erős morfológiai hasonlóság mellett azonban molekulá­ ris különbségek is léteznek: a kontraktilis proteineknek a szívizomra jellemző izoformái ismertek, ezek más gének ál­ tal kódoltak, mint a vázizom kontraktilis proteinjei.

T-tubulusok. A vázizomhoz hasonlóan, itt is megvan a T-tubulusok rendszere (8-22. és 8-23. ábra), azonban kevésbé fejlett és kevésbé organizált formában. Megkü­ 8.2.1.2. SARCOPLASMA lönböztetésül transzverzális-axiális tubulusok rendsze­ A szívizomsejtek egy, esetleg két sejtmagot tartal­ rének (TATS) nevezik. A T-tubulusok itt is a sarcolem­ maznak, amely a harántcsíkolt izomrosttal szemben a sejt. ma csőszerű betüremkedései a sejt belsejébe, azonban a közepén helyezkedik el. A sarcoplasmában a glikogén” vázizommal szemben nem az ^4-csík két szélénél, hanem a Z-csík magasságában. A szívizomban a tubulusok át­ mennyisége lényegesen nagyobb, mint a vázizomban. A mérője lényegesen nagyobb és a sejt mélyében elágazik glikogénszemcsék és az ugyancsak előforduló lipidkisebb átmérőjű, a sejt hossztengelyével párhuzamosan cseppek a kontrakció rövidebb és hosszabb távú fontos futó tubulusokra. energiaforrásai (8-20. és 8-23. ábra). Mivel a szívizom­ A sarcoplasmás reticulum (8-22. ábra) szabálytala­ sejtek nem képesek differenciálódásuk után újra belépni nul veszi körül a myofilamentumok kötegeit, tökéletlenül a sejtciklusba, nem cserélődnek, a sejtek egy teljes életen elválasztva az egyedi myofibrillumokat, egy része kifut a át működnek. A hosszú élettartam miatt a mag két pólusa körül lebonthatatlan, jórészt lipidtermészetű (a fénymik­ sarcolemma alá is. A vázizomra jellemző tágult terminá­ roszkópban sárgásbarnának látszó) anyagok szaporod­ lis cistema helyett kis, ellapult tágulatokat (sacculusoka) képez, amelyek a széleken cl sarcolemmához, a Z -lemez nak fel, ezek az ún. lipofuszcin-gmnulumok („kopási magasságában a T-tubulusokhoz illeszkednek. A sarco­ pigment”). A sejtorganellumok között a mitochondriumok külö­ plasmás reticulum sacculusainak teljes csatlakozó felszí­ nös figyelmet érdemelnek a szív állandó működése és az ne lényegesen kisebb, mint a terminális cistemák és T-tu­ ebből következő nagy ATP-igény miatt. Sok és nagymé­ bulusok kapcsolódó felszínei a vázizomban. A TATS és az SR közti strukturális kapcsolat (diád) mindig két elemretű mitochondrium jellemzi a szívizomsejtet (8-20. és 8-23. ábra). Hosszúságuk általában a sarcomer nagyság­ ből, az invagináit sej tmembránbót~(TÁTS tubulus) és a rendje (2,5 pm) körüli értéktartományba esik, belsejük­ hozzáfekvő SR sacculusból állnak, innen a nevük. Funk­ ciójuk hasonló a vázizom triádjáéhoz: feszültségfüggő ben szorosan rendezett, nagy számú crista figyelhető molekulákat tartalmaznak a TATS-ban, kalciumcsator­ meg, amelyek szabályos közönként megtörést mutatnak, nákat az SR-ben. s így átmetszetükön sajátos zeg-zugos vonalat alkotnak.

178

I ZOMSZÖVET

sacculus a sarcolemma belső felszínén sarcolemma

8-22. ábra A sarcoplasmás reticulum és a T-tubulusok topográfiai viszonyai szívizomsejtben. A tág T-tubulusok a Z-csík magasságában türemkednek be a sarcolemmából. A sarco­ plasmás reticulum szabálytalan háló­ zata kis, ellapult sacculusok révén érintkezik a T-tubulussal (vagy néha a sarcolemmával).

Z-csík szintje —

T-tubulus

sarcoplasmás reticulum sacculusa, a T-tubulus felszínén (diád) Z-csík szintje----------

Az összehúzódás mechanikai és kémiai eseményei. A vázizommal megegyezően, a szívizom kontrakciós aktivitá­ sa is a cytoplasma kalciumkoncentrációjának függvénye. Azonban a szívizom kis sacculusai a vázizom tág terminális cisternáihoz képest sokkal kevesebb kalciumot képesek tá­ rolni, így a szívizomban a filamentumok elcsúszását aktivá­ ló kalcium két forrásból származik. A terjedő akciós po­ tenciál depolarizálja a sarcolemmát, kinyitja a sejtmembrán kalciumcsatornáit. Az extracellularis térből belépő kalcium megemeli a cytoplasma szabad kalciumion-koncentrációját, amely viszont indukálja a sarcoplasmás reticulum kalci­ umcsatornáinak megnyílását és a benne tárolt intracellularis kalcium kijutását a sarcoplasmába („calcium induced calcium release"). A systole befejeződik a cytoplasma sza­ bad kalciumkoncentrációjának csökkenésével. A kalcium­ ionoknak a visszafelé irányuló transzportja (a sarcoplasmás reticulumba és a sejtmembránon keresztül) főleg a nagy af­ finitásé kalciumtranszportáló ATPáz enzim aktivitása által szabályozott. Ennek az ATPáz enzimnek az aktivitása hatá­ rozza meg a szívizom elernyedési fázisát. A sarcoplasmás reticulum kalciumkötő proteinje felveszi a belépett szabad kalciumionokat és tárolja a következő összehúzódási ciklu­ sig.

Szívizom-hypertrophfia alakulhat ki a szivizomsejt kontrak­ tus proteinjeit (a-miozin nehéz lánc, a-tropomiozin, szív troponin-T, miozinkötő C-fehérje) kódoló gének mutációja miatt. Autoszomális, domináns öröklésmenetet mutató hypertrophiás szívizomelfajulás van leggyakrabban a fiatal sportolók hirtelen bekövetkező, előzmény nélküli halála hátterében.

8.2.1.4. KÜLÖNBSÉGEK A PITVARI ÉS KAMRAI IZOMZAT KÖZÖTT A pitvarok izomsejtjei általában kisebb átmérőjűek, és a TATS gyengén fejlett. Egyes pitvari sejtek egyik fontos jellegzetessége az endokrin tevékenység. A pitvar fülcsék izomsejtjeiben, a kamrai sövényben futó ingerve­ zető kötegben, a sejtmag és a Golgi-apparátus környékén sötét, membránnal borított szekréciós granulumok (0,3-0,4 pm) láthatók, elszórtan a myofilamentumok kö­ zött és a sarcolemma alatt is megfigyelhetők (8-24. áb­ ra). A granulumok biológiailag aktív pepiid hormon, a pitvari nátriuretikus polipeptid (atrial natriuretic polypeptide, ANP) prekurzorát tartalmazzák. A 28 aminosavból álló aktív ANP vazodilatációt okoz, a ve­ sében az efferens arteriola konstrikciójával hatásosan nö­ veli a Na-ürítést, ilyen módon szabályozván a keringő vér mennyiségét, az extracellularis folyadék elektrolitösszeté­ telét. A pitvarfal megnyúlása a hormonürítés adekvát inge­ re.

8.2.2. A szívizom kötőszövete A szívizomsejtek közötti térségben finom kollagén rosthálózat, nagyon gazdag capillarisfonat és idegrostok találhatók. Ez a kötőszövet a vázizom endomysiumának felel meg, azonban annál kevésbé szabályosan rendezett

179

I ZO MSZÖ V E T

kollagénfibrillumok

T-tubulus

mitochondrium

diád

sarcolemma

glikogén

T-tubulus

lipidcsepp

8-23. ábra Szívizom sejt keresztm etszeti képe, elektronmikroszkópos felvétel. Figyeljük m ega mitochondriumok nagy számát és méretét, a tágT-tubulusokata hozzájuk csatlakozó diádokkal, továbbá azt, hogy a myofibrillumok nem képeznek szabályosan elkülönült egységeket (25 0 00x , Virágh Szabolcs felvétele).

a szívizomszövet hálózatos felépítése miatt. Az össze­ kapcsolódott szívizom sejtekből képzett „szívizomros­ tok” nyalábjait durvább kötőszövet választja el egymás­ tól, ez a szívizom perimysiuma. A perimysialis kötőszö­ vet különösen fejlett a szív tömött fibrosus kötőszövetből álló vázának közelében. A szívizom fokozott igénybevétele hypertrophia kialakulásá­ hoz vezet. Patológiás hypertrophia fejlődik ki, ha szájadékszűkület miatt nagyobb nyomás szükséges a vér továb­ bításához, vagy a szájadékok elégtelensége miatt nagyobb volumenű vért kell kipumpálni. A szívizomsejtekben meg­ emelkedik a proteinszintézis, megnő a sarcomerek hossza, a mitochondriumok száma, ami a szívizomsejtek megna­ gyobbodásához, s végső soron a szív tömegének növekedé­ séhez vezet. Ezt az izomtömeg-növekedést nem követi a capillarishálózat bővülése, viszont a kötőszövet mennyisé­ ge nő. A hypertrophia kezdetben hasznos, azonban a folyamato­ san fennálló túlterhelés a fetalis szívfejlődésre jellemző pro­ teinek expresszálódását indukálja. Ezek az eltérő proteinek a szívizomsejtek kisebb funkcionális teljesítményét ered­ ményezik (szívelégtelenség).

Meglepő módon, a hosszú időn át tartó fizikai megterhelés (intenzív sporttevékenység) során kialakuló szívizomtömegnövekedés nem mutat kóros szerkezeti és molekuláris elté­ réseket (fiziológiás hypertrophia). A szívizom regenerációja. A szívizomsejtekről ismert, hogy kialakulásuk után nem tudnak visszajutni a sejtciklus­ ba, tartósan a G0-fázisban maradnak és nem osztódnak. Ezért a szívizom elhalása (szívinfaretus) esetén az izomszö­ vet nem regenerálódik, az elpusztult izom helyét kötőszöve­ ti heg tölti ki. Némi elhanyagolható regeneráció ugyan törté­ nik, ez azonban nem játszik lényeges szerepet az elhalt izomszövet pótlásában. Újabban érdekes kísérletek folynak őssejtek bejuttatásával az elpusztult szívizom regenerálá­ sára.

8.2.3. A szív ingervezető szövete A vázizomtól eltérően, a szívizom képes spontán ritmusos összehúzódásra, elernyedésre. Ez a megállapítás igaz a szívizomszövet legkisebb egységére, az izolált izomsejtre is. A kamrai sejtek spontán aktivitása alacso­ nyabb frekvenciájú, mint a pitvari sejteké, de ép szívben

180

I ZOMSZÖVET

Golgi-apparátus

sejtmag

szekréciós granulumok mitochondrium

8-24. ábra Elektronmikroszkópos felvétel majom jobb fülese izomzatából. A képen pitvari natriuretikus peptidet (ANP) tartalmazó szekréciós granulumok láthatók a Golgi-apparátus közelében (15 000x , Virágh Szabolcs felvétele).

a két rész ritmusa egy még magasabb frekvencián össze­ kogénnel. A csomó széli részén orsó alakú, hosszúkás hangolt. Ez a ritmus az izomsejtek egy különlegesen mó­ sejtek találhatók, az ún. átmeneti sejtek, amelyek a pace­ dosult csoportjában keletkezik és továbbítódik a szív kü­ maker sejteket kapcsolják a munkaizom sejtekhez. A lönböző részeibe. P-sejtek egymáshoz és az átmeneti sejtekhez nexusokkal 1. Nodus sinuatrialis (sinuscsomó): az összes szív­kötődnek. izomsejt között a leggyorsabb frekvenciával összehúzó­ 2. Nodus atrioventricularis (pitvar-kamrai vagy dó sejtekből áll. A sinuscsomó 10-20 mm hosszú, 3 mm Tawara-csomó): szerkezete hasonló a sinuscsomóéhoz. széles, 1 mm vastag elliptikus struktúra, amelynek a kö­ P-sejtek csak a központi, rostdúsabb részben fordulnak zepén egy meglepően nagy artéria figyelhető meg. A si­ nuscsomó halványan festődő, elágazó sejtjei (P-sejtek halvány sejtek -pacemaker sejtek) az artéria körül rende­ zettek, összeszövődve az ér tömött kollagénrostos advenPurkinje-rost titiájával. Sok idegrost látható a sejtek között, de soha nem végződnek a sinussejteken, ganglionsejtek csak a csomó elülső és hátsó felszíne mentén fordulnak elő. A sejtek kicsik (átmérő: 5-10 pm), csekély mennyiségű gli-

perifériás ideg metszete ingervezető sejtekből felépülő rost

munka­ izomrost

munkaizo msejtek

8-25. ábra

Purkinje-rost hosszmetszeti képe és kapcsolata a munkaizomrosttal. Az ingervezető sejtekben kevesebb

Ingervezető sejtek hosszmetszeti képe szívizomban

myofibrillum figyelhető meg (félvékony metszet, toluidinkék festés, 540 x, Virágh Szabolcs felvétele).

(HE, 110 x )

1

I ZOMSZÖVET

elő, a csomó nagyobb része átmeneti sejtekből áll. A ne­ xusok kis száma, az átmeneti sejtek szűk átmérője magya­ rázhatják az ingerület késleltetett terjedését a kamrai izomsejtekre, ami alapvetően fontos a tökéletes kamrai telődés eléréséhez, a kamrai izomzat összehúzódása előtt. Ganglionsejtek a csomó és a sinus coronarius kö­ zött helyezkednek el. 3. Purkinje-rostok: a Purkinje-féle „rostokat” felépí­ tő sejtek szélesebbek (30 pm) és rövidebbek (20-25 pm), mint a munkaizomsejtek, gyakran több sejtmagot tartal­ maznak. A sejtekben kevés myofibrillum látható (8-25. és 8-26. ábra), a myofibrillum-mentes perinuclearis cytoplasmát nagyszámú mitochondrium tölti ki, a T-tubulus-rendszer hiányzik A sarcoplasma glikogénben és aeetilkolin-észterázban nagyon gazdag. A sejtek között jól fejlett discus intercalarisok figyelhetők meg, nagyszá­ mú nexussal (mind a haránt, mind a laterális membránfel­ színek között). A Purkinje-rostok az ingerületet gyorsan vezetik. A szív ingerületképző és -vezető rendszerében a kontraktilis fehérjék génexpressziója eltér a munkaizomsejtekben megfigyelttől. Az embryonalis fejlődés 32. napján már expreszszálódik az ingervezető rendszerre specifikus glikoprotein. A fejlődéstani vizsgálatok arra utalnak, hogy az ingervezető szövet a foramen interventriculare szélében, gyűrűszerűén elhelyezkedő sejtekből származik.

8.3. SlMAIZOMSZÖVET A simaizom a legősibb, legegyszerűbb formája az izomszövetnek. Felépítése és viselkedése jelentősen kü­ lönbözik az izomszövetek eddig tárgyalt megjelenési for­ máitól. Összehúzódása általában lassú, azonban hosszú ideig fenntartott lehet, s bár az összehúzódásának ereje a harántcsíkolt izomét eléri, energiafelhasználása annál lé­ nyegesen kisebb. Működése akaratunktól független, funkcióját a vegetatív idegrendszer irányítja. A simaizom számos üreggel rendelkező szerv falának alkotásában részt vesz (bélcsatoma, a genitalis rendszer csatornái, vi­ zeletelvezető utak, légutak, erek, mirigyek kivezetőcsö­ vei), ahol nemcsak a fal rugalmas tartását biztosítja, ha­ nem különböző mozgásokban is igen fontos szerepe van. Speciális feladatot tölt be a pupilla tágasságának állításá­ ban, a lencseakkomodációban vagy a szőrszálak helyze­ tének beállításában.

8.3.1. Simaizomsejt A simaizom szövettani egysége az egymagvú, vékony orsó alakú simaizomsejt (myocyta), amelynek hosszúsá­ ga előfordulási helyétől függően 15 fim és 800 fim között változik (8-1. ábra). A kis erekben nagysága 15 pm-től 200 pm-ig terjed, míg a terhes uterusban a myocyták hossza elérheti a 800 pm-t is. A hosszan elnyúlt sejt kö­ zépső részén a legvastagabb (3-8 pm), és innen mindkét vége felé fokozatosan keskenyedik {„orsó alak'). A^pálcika alakú sejtmag az orsó alak közepén, annak tengelyé-

simaizomsejtek keresztmetszete kollagén­ rostok

izom sejt magja hosszában metszett simaizom­ sejtek

8-27. ábra Egyirányban rendezett simaizomsejtek metszeti képe (vastagbél izom rétegei, Azan-festés, 450 x ).

ben helyezkedik el. Összehúzódott állapotban fixált sej­ tekben a sejtmagok hullámos, dugóhúzószerű formát mu­ tatnak. A cytoplasmát egyenletes (közepesen eosinophil) festődés jellemzi, harántcsíkolat nem figyelhető meg („sima”). A sejtek feladatuknak megfelelően különbözőképen csoportosulhatnak: sok esetben tengelyükkel és összehú­ zódásuk irányával párhuzamosan rendezett kötegeket (fasciculusokat) alkotnak, máskor az egyirányú sejtek le­ mezbe tömörülnek. Gyakori, hogy két lemez társul egy­ máshoz, ahol a két lemez sejtjei merőlegesen keresztezik egymást. A húgyhólyagban, ahol az összehúzódás a felü­ let csökkenését eredményezi, a fasciculusok a tér minden irányában futó szövedéket alkotnak. Az egyirányban, kötegbe vagy lemezbe rendeződött sejtek­ nél az izomsejtek szélesebb, centrális része a szomszédos izomsejtek elvékonyodó végeivel érintkezik (8-27. ábra), így ezek keresztm etszeti képén a simaizomsejtek 1-8 pm átmérőjű, kerek vagy poligonális képletekként, tömött, mo­ zaikszerű elrendezésben figyelhetők meg, s természetesen

•«’ — ♦ f s flp '1 m

:i \

0

0 %

0

m

m M| # , iív

.. •® *.W*- >

O

9 -*--------------

•

k íf í ° m*

1 9 % + * * fy t : , V % % : 8-28. ábra

sejt­ mag

« % m %%

/ If i- # *?■ *

Sim aizom sejtek kereszmetszeti képe. Figyeljük meg, hogy a sejtmagok a sejtek közepén helyezkednek el, és hogy a hosszan megnyúlt alak miatt csak kevés átmetszetben látunk sejtmagot (HE, 4 9 0 x).

182

I ZOMSZÖVET

caveola

lamina basalis sejtmag csak a nagyobb átmérőjű átmetszetek közepén lát­ ható (8-28. ábra). A szoros elrendezés biztosítja az össze­ húzódás erejének sejtről sejtre történő hatékony közvetíté­ sét.

Simaizomszövet elkülönítése a rostos kötőszövettől. A szokványos HE-festés mellett a simaizomszövetet nem mindig könnyű elkülöníteni a rostos kötőszövettől. A sima­ izom mellett szól, ha aránylag sok, lazább kromatinszerkezetű, pálcika alakú sejtmagot látunk egy, a környezeténél valamivel eosinophilebb kötegben. Kontrahált állapotban fixált izomban a sejtmagok dugóhúzószerűen összeugrottak, ez a jel jól felhasználható a simaizomsejtek azonosítá­ sára. A két szövetet egyértelműen szétválaszthatjuk Azanvagy Mallory-festéssel, amikor a simaizomszövet vörösre, a kötőszövet intenzív kékre festődik.

A sejtmembrán jellegzetes strukturális különbséget mutat a harántcsíkolt izomrost sarcolemmájával összeha­ sonlítva. Közvetlenül a sejtmembrán alatt, szabályos kö­ zönként sötét foltok (subsarcolemmalis plakkok) jelen­ létét írták le, amelyekről kiderült, hogy adhéziós plakk jellegű struktúrák (8-29. ábra). Feladatuk az, hogy az aktinfilamentumok kötegeit a sejtmembrán belső felszí­ néhez horgonyozzák ki. A membránnak feltűnő elemei a caveoláknak nevezett kis, palackszerü betüremkedések, amelyeket a membrán belső oldalán a kaveolinnak neve­ zett fehérje fed be (31. oldal, 8-30. ábra). A sima­ izomsejtek sok helyen szorosan egymás mellé illeszked­ nek, és ezeken a helyeken gyakran fordulnak elő nexus sejtkapcsoló struktúrák (gap junctions), amelyek az inge­ rületnek egyik sejtről a másikra való gyors átvezetésében fontos szerepet játszanak. A simaizomsejteket basalis membrán borítja be, ennek retikuláris rostjaiból alkotott finom hálózatot perjódsav-Schiff- (PAS-) festéssel vagy ezüstimpregnációval tudjuk kimutatni. A simaizomsejt cytoplasmájában, a sejtmag két vé-

sötét csomók sejtmag subsarco­ lemmalis plakkok

lamina basalis

8-29. ábra Simaizomsejt keresztmetszete, elektronmikroszkó­ pos felvétel. A sejtmembrán alatt sötét subsarcolemmalis plakkok, a cytoplasmában a „sötét csomók” láthatók (8700x , Virágh Szabolcs felvétele).

subsarco­ lemmalis plakk

mitochondrium vékony filamentumok vastag filamentumok sötét csomó

caveola

8-30. ábra Caveolák (palack alakú betüremkedések) érfalból származó simaizomsejtek sarcolemmáján. Jól meg­ különböztethetők a vékony és vastag filamentumok (34 000 x ) .

géhez csatlakozva kis méretű Golgi-komplex, néhány rö­ vid, sima és durva felszínű endoplasmás reticulum cisterna, lysosomák, hosszú mitochondriumok csoportja és nagyszámú szabad ribosoma figyelhető meg. A fenti perinuclearis rész kivételével a simaizomsejt cytoplasmája főként két, egymásra épülő filamentáris rendszer­ ből áll: a kontraktilis apparátusból és a sejtvázból. A sejt kontraktilis rendszere a másik két izomszö­ vethez hasonlóan itt is aktin- és miozinfilamentumokból áll, amelyek a csúszó filamentum modell alapján csúsz­ nak el egymás mellett. Az aktin- és miozinfilamentumok hozzávetőlegesen az izomsejt hosszában futnak, de nem rendeződnek myofibrillumokká. Minden miozinfilamentumot 12-15 aktinfilamentum vesz körbe (8-30. ábra) rozettaszerűen, de szigorú szabályosság az aktinfilamen­ tumok térbeli elrendezésében nem tapasztalható. Az aktinfilamentumok 3-5-ször olyan hosszúak, mint a ha­ rántcsíkolt izom sarcomerjében, legtöbbször hegyes szö­ get zárnak be a hossztengellyel, és két helyen van kihorgonyzódási pontjuk (8-31. ábra). Az egyik ezek közül a sejtmembrán belső felszínén van (subsarcolemmalis plakk), a másik pedig a cytoplasmában látható sötét cso­ mók („dense bodies”) rendszere (8-29. és 8-30. ábra). Mindkét struktúra a-aktinint tartalmaz, mely az aktint a + végén köti meg, minek következtében a sötét csomóból ellenkező irányban kiinduló aktinszálaknak ellenkező polaritásuk van. A rövidebb miozinfilamentumok ol­ dalirányú polaritással rendelkeznek, vagyis a miozinmolekulák kinyúló fejei a szalagszerű miozinfilamentum egyik oldalán az egyik vég, a másik oldalán a másik vég felé mutatnak.

I ZOMSZÖVET

183

A simaizomsejt kontrakciójának feltételezett mechanizmusa. A kép felső részében (A) egy nyugvó és egy kontrahált simaizomsejtet látunk a subsarcolemmalis plakkokkal és a sötét csomókkal, valamint az őket összekötő filamentáris rend­ szert. A filamentum kötegek megrövidülése következtében a sötét csomók és a subsarcolemmális plakkok közelebb kerülnek egymáshoz, a sejt megrövidül és „kövérebbé" válik. B: A sejtmembrán plakkjához és a sötét csomókhoz ferdén kapcsolódó aktinfilamentumokat a miozinfilamentumok egymás felé húzzák. C: Az aktinfilamentumok + végükkel ágyazódnak be a sötét csomókba, a két ellentétes irányú aktinfilamentumot a végükkel összekapcsolódó miozinmolekulák csúsztatják el egymás mellett.

Az izomösszehúzódás mechanizmusa simaizom­ ban. Két különböző cytoplasmaticus sötét csomóban rögzülő és egymás felé futó aktinfilamentumok ellentétes polaritásúak. Ezek közé illeszkedik be a miozinfilamentum, a miozinfejek ugyancsak ellentétes irányultságával (8-31. ábra). A miozinfejek a sötét csomóban vagy a subsarcolemmalis plakkban rögzülő aktinfilamentumok mentén a + végek felé vándorolva egymás felé húzzák azokat. Mivel az aktin-miozin komplexek ferde hegyes­ szögben kapcsolódnak a cytoskeletalis váz rostkötegeihez, az elcsúszások együttesen a sejt megrövidülését és „kövérebbé” válását eredményezik. A kontrakciós appa­ rátus elrendezéséből következik, hogy egyrészt a kont­ rakcióval létrehozott húzóerő nem a simaizomsejt végei­ re összpontosul (mint a harántcsíkolt izomrostban), ha­ nem a simaizomsejt egész felszínén oszlik meg, más­ részt, hogy az aktinfilamentumok szinte teljes hosszuk­ ban el tudnak csúszni a miozin mellett. Ezért a sima­ izomsejt kontrakció alkalmával nyugalmi hosszának akár negyedére is rövidülhet (75-80%-os rövidülés, szemben a harántcsíkolt izomrost kb. 30%-os rövidülésével), és a létrehozott erő adott keresztmetszeti felszínre vonatkoz­ tatva azonos nagyságrendű a harántcsíkolt izomban ta­ pasztalttal, miközben a kontrakcióhoz felhasznált ener­ gia lényegesen kisebb (kb. 10%) a simaizomban. A simaizmok egy fajtája, a visceralis simaizom spon­ tán ritmikus összehúzódásra képes. Egyes simaizom­

sejtekben (ingerképző sejtek!) keletkező ingerület nexu­ sokon teijedve, nagyszámú simaizomsejt egyidejű össze­ húzódását eredményezi. A simaizom e fajtája felelős a beleken végigfutó perisztaltikus összehúzódási hullá­ mért, a ductus deferens, biliaris és az ureter spontán kont­ rakcióiért. A simaizom-összehúzódás mechanikai és kémiai ese­ ményei. A sarcoplasmás reticulumnak a sejthártya alatt el­ helyezkedő terminális cisternái képesek Ca-ion felvételére, ennek sebessége azonban 100x lassúbb, minta harántcsí­ kolt izomban. Mivel a simaizom nem tartalmaz tropomiozin-troponin komplexet, a harántcsíkolt izomtól eltérően a cytosolba került kalcium egy másik kalciumkötő protein­ nel, a kalmodulinnal (17 kD) képez komplexet. A létrejött komplex aktiválja a miozinfejek specifikus könnyűlánc-kinázait, amelyek foszforilálják a miozin ATPáz enzim szabályo­ zó darabját, csak ekkor jöhet létre az aktin-miozin kötődés, és a már ismert módon, az ATP hasításkor felszabaduló energia a miozinmolekula rugalmas szakaszainak meghaj­ lását okozza, magával húzva a miozinfejekhez erősen kö­ tött aktinszálat. A cytosol szabad kalciumkoncentrációjá­ nak csökkenésekor a miozin defoszforilálódik, és az izom­ sejt elernyed. A simaizom összehúzódási folyamatának fen­ ti elmélete nem alkalmas azonban a hosszan fennálló, tó­ nust fenntartó kontrakció magyarázatára. Úgy tűnik, hogy a miozin defoszforilálódása nem vezet minden esetben a miozin-aktin kereszthídak szétválásához. Ebben az állapot­ ban az összehúzódási erő fenntartható nagyon kevés ener­ giafogyasztással, mint például a vascularis simaizom tónus fenntartásakor.

184

IZOMSZÖVET

A simaizomsejt sejtváza biztosítja a sejt orsó alakját, valamint a kontraktilis elemek kihorgonyzását. A váz legfontosabb elemei a 10 nm átmérőjű intermedier filamentumok, amelyek leggyakrabban dezminből (az erek simaizmában vimentinbol is) állnak. A dezminfilamentumok, összekapcsolódva a cytoplasmaticus sötét cso­ mókkal és subsarcolemmalis plakkokkal, térbeli támasz­ tó vázat alkotnak a kontraktilis rendszer számára. A sejt­ váz egyéb komponenseket, így nem a kontrakcióban résztvevő aktin-microfilamentumokat ($-aktin) és hoz­ zájuk csatlakozó filam int is tartalmaz. A simaizom kötegei között kötőszöveti sövények ta­ lálhatók, amelyekben tápláló erei és működését szabá­ lyozó idegrostok futnak. Beidegzést lásd idegszövet feje­ zetben (197. oldal). A simaizomszövet adaptációja a növekvő térfogat és erő kifejtés igényéhez két mechanizmus révén valósul meg. A harántcsíkolt- és szívizomszövetben is előforduló hypertrophia révén a simaizomsejtek mérete jelentősen megnő­ het. Az alkalmazkodás további lehetősége a simaizom­ sejtek számának növekedése sejtosztódással. Ezt a folya­ matot hyperplasiának nevezzük. A sejtosztódás képessé­ gének megőrzése csak a simaizomszövet sejtjeire jellemző. A hyipertrophia és hyperplasia fiziológiás folyamatai teszik lehetővé az uterus hatalmas térfogatnövekedését és az összehúzódási erő jelentős fokozódását a terhesség során. A menopausa bekövetkezte után az uterus tömege megki­ sebbedik. Ez a folyamat az atrophia; ekkor az uterus sima­ izomsejtjeinek mérete csökken a hormonális miliő változá­ sának következtében.

8.3.2. Simaizom-funkciójú egyéb sejtek Simaizomsejtek rokonsága a fibrocytákkal, myofibrocyták. In vitro vizsgálatok bizonyítják, hogy a simaizomsejtek képesek elasztin, többféle kollagén és más extracellularis mátrix komponensek szekréciójára. Ez a tulajdonságuk a fibroblastokkal való rokonságukra utal. Valóban, a fibrocytákban gyakran találunk a sejtváz komponenseiként aktint és miozint, amelyekből felépülő kötegek (húzórostok) bizonyítottan képesek az összehú­ zódásra. A szervezet egyes helyein vagy bizonyos alkal­ makkor megjelennek kifejezetten simaizom funkciójú fibrocyták, amelyeket a két sejttípus közötti átmenetként foghatunk fel, és myofibrocytáknak nevezünk. Ilyen sej­ teket találunk, a here kanyarulatos csatornáinak falában, a veseglomerulus ún. mesangiumában, de sebgyógyulás egy átmeneti időszakában is gyakran megjelennek. Simaizom-funkciójú hámsejtek: myoepithelsejtek. A szervezet bizonyos helyein hámsejtek is átalakulhat­ nak kontraktilis sejtekké, miközben többé-kevésbé meg­ tartják hámra jellemző tulajdonságaikat is. Az ilyen myoepithelsejtek leggyakrabban egyes mirigyek vég­ kamráiban találhatók meg, többnyire csillag vagy kosár alakú sejtek, amelyek nyúlványaikkal körülölelik a nyál-, könny-, verejték- és az emlőmirigyek acinusait, a szekré-

falában.

ciós hámsejtek és a basalis membrán közötti résben. A sejtek elnyúlt orsóalakot is felvehetnek az interlobularis kivezetőcsövek falában, a cső hossztengelyével párhuza­ mosan (8-32. ábra). Hosszú nyúlványaikban aktin- és miozinfilamentum kötegek mutathatók ki. A citokeratin természetű intermedier filamentumok, továbbá a hámsej­ tekkel kialakított sejtkapcsoló struktúráik bizonyítják hámeredetüket. A szomszédos sejtek nyúlványai között számos nexus figyelhető meg. A myoepithelsejtek a ve­ getatív idegrendszer serkentő impulzusainak hatására összehúzódva kiürítik az acinusban és a kivezetőcső kez­ deti szakaszában felgyűlt váladékot. Speciális myoepi­ thelsejtek a szivárványhártyában a pupillát tágító izmot alkotó sejtek, melyekben a sejt egyik része pigmenthám jellegű, másik része hosszú, kontraktilis nyúlványból áll.

9. Idegszövet Vígh Béla

Az idegsejtek ingerfelvételére, tovavezetésére és más sejtnek való átadására specializálódott sejtek. Fontos tu­ lajdonságuk, hogy az ingerület átadására szolgáló kap­ csolatokat, synapsisokat képeznek, és ezek segítségével összekapcsolódva láncolatokat, hálózatokat alkotnak. Synapsisokat érzéksejtek is alkotnak, ezért morfológiailag ezeket is neuronális elemeknek lehet tekinteni. Definíció szerint azokat a sejteket tekintjük idegsejtnek ill. neuron­ nak, amelyek synapsist képeznek (az idegszövet gliasejtjei pl. kaphatnak synapticus végződéseket, de maguk synap­ sist sosem képeznek).

Az idegszövet két fő alkotóeleme: neuron és glia. Az idegszövet idegsejtekből és a munkájukat segítő gliasejtekből épül fel. Az idegsejt és a glia egymástól elvá­ laszthatatlan morfofunkcionális egységet képez („glioneuron”). A két sejtes elem izoláltan nem fordul elő, mind fejlődésileg, mind működésileg, mind pedig trophicusan, illetve patológiailag összetartoznak. Mivel a gliasejtek mint szigetelő-tápláló elemek, az inger felvétele, szállítása és átadása szempontjából látszólag másodlagos szereppel bírnak, az idegszövet szerkezeti egységének a neuront (azaz az idegsejtet összes nyúlványával együtt) szokás tekinteni (9-1. ábra). Az idegsejt élettartama. A teljesen differenciált idegsejt általában nem osztódik, elpusztulásáig tartósan a sejtciklus Go-fá^isában marad. Az idegsejtek azonban nyúlványaik regenerálására képesek (egyes gerincesek­ ben agyrészletek is regenerálódnak, kísérletesen emlő­ sökre vonatkozólag is ismert kisebb mértékű idegsejt-újdonképződés). Idősebb korban - 60. életév felett - né­ hány százalékos idegsejtpusztulás veszi kezdetét, ami az egyes agyterületeken eltérő lehet (pl. a bal agyféltekében rendszerint korábban lép fel). A gliasejtek az idegsejttel szemben felnőttben is osztódhatnak. Az idegszövet izoláltsága. Az idegszövet - az infor­ máció felvételére és leadására szolgáló speciális nyúl­ ványterületektől eltekintve - izolált a többi szövetféle­ ségtől. Mind az idegszövet felszínén, mind az idegszö­ vetbe nyomuló erek felé, gliasejtek alkotta membrán

{membrana limitans gliae superficialis és perivascularis) zárja le. Az idegszövetet más szövetektől, illetve szövet­ közti terektől lamina basalis is elválasztja. Az idegszöve­ ti erek átjárhatósága a központi idegrendszer legtöbb te­ rületén korlátozott nagyobb molekulájú anyagok számá­ ra (vér-agy gát, lásd még a gliasejteknél). Á neuronok szövettani kimutatása. Az idegsejtek speciális szövettani eljárásokkal, pl. ezüstözéssel (Cajal-, Golgi-, Kopsch-módszer) szelektíve feltüntethetők (9-2., 21-11. és 21-21. ábra). Az ezüstimpregnációs eljárások

dendritek

perikaryon iniciális szakasz

collateralis

neurit (axon)

telodendron

Motoros neuron részei

186

IDEGSZÖVET

multipoláris neuronok

9-2. ábra Multipoláris neuronok (gerincvelő elülső szarvában, Cajal-féle ezüstimpregnáció, 110x )

minden nyúlványt, vagy egyes nyúlvány-típusokat, illet­ ve idegvégződéseket tüntetnek fel. Egyes módszerek (Golgi-impregnáció) nagy előnye, hogy az ezüstszem­ csék nem mindegyik idegsejtet festik meg, de amelyik sejten kicsapódtak, azon az összes nyúlványt kirajzolják, ami megkönnyíti a sejt teljes alakjának a felismerését és a rostkapcsolatok követését (21-4. és 21-6. ábra). Sérült vagy állatkísérletben átvágott idegrostok elváltozását impregnációval vagy elektronmikroszkóposán jól feltün­ tethetjük, ami az idegpályák feltérképezését teszi lehető­ vé. Hasonló célt szolgálnak az idegszövetbe bejuttatott olyan anyagok (nyomjelző anyagok, tracerek), amelyek a rostokban transzportálódnak és hisztológiailag követhe­ tők. A synapsisokon egyik idegsejtről a másikra átjutó neurotrop vírusok segítségével egész neuronláncolatok is láthatóvá tehetők. Hisztokémiailag egyes neuronokra jellemző zárványokat, synapticus előanyagokat, enzime­ ket mutathatunk ki. Az idegsejtekben termelődő ingerü­ letátvivő anyagok vagy receptoraik immunciíokémiai ki­ mutatása útján az egyes sejttípusok jól lokalizálhatok, emellett egyes rostok és idegvégződések is mikroszkópo­ sán karakterizálhatók (9-23. ábra). Elektronmikro­ szkóppal - megfelelő fixálás esetén - az egyes sejtalkat­ részek, rostok, synapsisok, membránszerkezet, kémiai felépítés nagy pontossággal vizsgálható.

9.1. NEURON A neuron részei. Az idegszövet egysége, a neuron, perikaryónból, neuritből és telodendronból áll. A perikaryon (mag körüli rész) az idegsejt testét jelöli, amely többnyire elágazódó ingerületfelvevő dendriteket viselj A neurit az ingerületleadó, effektor oxo/myúlványt (ten­ gelyfonal) és gliaborítását jelöli. A neurit végén többnyi­ re elágazás, végfácska vagy telodendron található (9-1. ábra). A dendritek az ingerület felvételére szolgáló re­ ceptor-végkészülékekhez kapcsolódhatnak, az axon más neuronokkal vagy különböző sejtekkel ingerületátadó synapsist képez. A neuron felületéhez kisegítő gliasejtek illeszkednek, amelyek mind a perikary ont, mind a nyúl­

ványokat behüvelyezhetik (satellitasejtek, illetve az axonnál a Schwann-hüvely és annak származéka, a ve­ lőshüvely). A végkészülékek alkotásában szintén részt vehetnek gliasejtek (teloglia). A neuron osztályozása a nyúlványok száma szerint (9-3. ábra). A nyúlványok számától függően beszélünk unipoláris, bipoláris és multipoláris neuronokról. Az unipoláris neuronból csak egyetlen nyúlvány ered, amely a sejttesthez közel több ágra bomlik (az „unipolaritás” nem jelenti azt, hogy ne lenne receptor és effektor része). A bipoláris neuron egyik pólusán a receptor jelle­ gű dendrit, a szemben lévő póluson az effektor axon indul ki. Differenciáltabb formája a pszeudounipoláris ideg­ sejt, ahol a dendrit és axon közös törzsből veszi kezdetét (egyes tankönyvek itt is „unipolaritásrór beszélnek). E sejttípus a fejlődés folyamán a bipoláris neuronból alakul ki azáltal, hogy a két nyúlvány eredése egyre közelebb kerül egymáshoz, majd végül közös törzzsé egyesül. A bi- és pszeudounipoláris neuronok esetében a perifériás, dendritnek nevezett nyúlvány legtöbbször az axonéval identikus morfológiai jegyeket mutat (pl. hosszú, egyen­ letes vastagságú idegrost, velőshüvely jelenléte, minek

187

I D E G S Z Ö V E T

axon eredési domb

dendrit

axon

9-4. ábra M ultipoláris gerincvelői m ozgató neuron. A perikaryon cytoplasmájában nagyszámú Nissl-szemcse látható, kivéve az axon eredési dombját. A nagy sejtmag laza kromatinszerkezetű, fejlett magvacskával (Nissl-festés, 350 x ).

következtében több szerző az érző dendritnyúlványt „pe­ rifériás axonnak” nevezi). A multipoláris neuron egyik pólusán ered az axon, a többin dendritek indulnak ki. Egyes speciális érző-neuronális funkciójú sejtek kerek formájúak is lehetnek (mint a Merkel-tapintósejt). A neuron polarizált felépítése. A neuront borító sejt­ membrán eltérő fehérjekészletű és funkciójú doménekre tagolódik, ami a sejtnek polarizált jelleget ad. A polari­ záltság az idegszövetet képező ectodermából származik, ahol a hám külső és belső felszínének sejtmembránja el­ térő szerkezetű (2-78. ábra). Az idegsejt membránja kí­ sérletes élettanilag mindenütt képes ingerületet felvenni és vezetni, viszont differenciált neuronok többnyire meg­ tartják receptor és effektor membránjuk hámeredetü kü­ lönbözőségét (pl. a neurotrop vírusok eltérően viselked­ nek a neuron egyes sejtmembránterületeivel szemben). Általában a dendritek és a perikaryon szolgál receptor­ ként, míg a neurit effektorként (Cajal-féle histodynamiás polaritás), de differenciáltabb ideghálózatokban axonon is képződhet synapsis, és dendritek is képezhetnek praesynapticus struktúrákat.

9.1.1. Perikaryon A perikaryon (a neuron sejtteste, „mag körüli része”, 9-4. és 9-5. ábra) különféle méretű (5-150 pm) lehet, a nagyobbak (pl. az agykéreg nagy pyramissejtjei) a sza­

9-5. ábra

®

M ultipoláris neuron perikaryonjának finom szerkezete vázlatosan

bad szemmel való láthatóság határán vannak. A sejtmag feltűnően nagy, kerek vagy ovális, laza szerkezetű, a nucleblus fejlett és jól látható. Szövettani metszeten az idegsejteket basophil cytoplasmájuk mellett éppen nagy, laza kromatinszerkezetü magjukról és magvacskájukról lehet felismerni. Sok neuron perikaryonj ára jellemzők ki­ sebb vagy nagyobb basophil szemcsék, az ún. Nisslszemcsék vagy tigroid (9-4. ábra). A Nissl-szemcsék bázikus anilinfestékkel jól kimutathatók, ezt az eljárást Nissl még orvostanhallgató korában fejlesztette ki a XIX. sz. 80-as éveiben. A Nissl-szemcsék száma és nagysága idegsejttípusonként és a neuron funkciós állapota szerint is változik. Nagy mennyiségben találhatók pl. a gerincve­ lő mozgató neuronjaiban, ahol méretük is nagy, kisebb szemcséket alkotnak pl. a spinalis dúcsejtekben. Az ideg­ sejt szintetizáló apparátusa nemcsak saját fehérjéinek megújítását, hanem ingerületátvivő anyagok termelését is végzi. Ennek megfelelően a cytoplasma a fejlett fehér­ jeszintézissel rendelkező sejtek típusos finomszerkezeti képét mutatja. Elektronmikroszkóppal (9-5. ábra) jelentős mennyi­ ségű durva felszínű endoplasmás reticulum cisternát ta­ lálunk (9-6. ábra), sokszor mezőkbe rendeződve (ezek felelnek meg a fénymikroszkóposan látható Nissl-szemcséknek). A cytoplasmában jelentős a szabad ribosomák száma is. A fejlett a Golgi-apparátus Golgi-komplexei sokszor a sejtmag környezetében csoportosulnak, és ko-

188

I DEGSZÖVET

Nissl-szemcsének megfelelő terület

Golgiapparátus

neurofilamentum

mitochondrium /

9-6. ábra Elektronmikroszkópos felvétel az idegsejt cytoplasmájából. A kép nagy részében egy Nissl-szem­ csének megfelelő terület látható, melyre jellemzők a durva felszínű endoplasmás reticulum párhuza­ mos, a szokványosnál kissé távo­ labb álló cisternái, közöttük sza­ bad ribosomákkal (26 000x ) .

szorúszerűen veszik körül a magot (2-27. ábra). Gyakran látunk szekréciós tevékenységre utaló jeleket, mint pl. a Golgi-komplexek környékén vesiculákba zárt sötét anya­ got (szemcsés vesiculák). Méretük a termelt szekrétumtól, synapticus ingerületátvivő anyagtól függően más és más lehet, pl. noradrenalin esetén kisméretűek, peptidanyag esetén nagyobbak (9-20. ábra). A jelentős ener­ giaigényt a mitochondriumok elégítik ki, a felhalmozott lebontandó anyag lebontásához nagyszámú lysosoma van jelen. A neuron nyúlványainak a stabilizálására és a neuronális transzportra (lásd alább) fejlett sejtváz áll ren­ delkezésre, a cytoskeleton alkotóelemei közül mindegyi­ ket megtalálhatjuk. Az aktin microfilamentumok a sejt­ membrán alatt kérgi hálózatot képeznek, és kapcsolatban

. #.*'• * , • .v. * £.> v , *v fi * 1 m ?- & 1 ••íV■ .■középnagy lymphocyta—»kis lymphocyta) az 1960-as évekig, amikor ki­ derült, hogy antigénnel vagy növényi eredetű mitogénnel stimulálva lymphoblasttá alakulhatnak át, és részt vesznek a szervezet immunfolyamataiban.

A lymphocyták, hasonlóan a többi fehérvérsejthez, nem a vérben teljesítik funkcióikat, működésük színtere elsősorban a nyirokszövet és a kötőszövet. Szemben azonban a többi fehérvérsejttel, a nyirokszövetből a nyi­ rokkeringés révén újra visszakerülhetnek a vérbe (recirkuláció). A lymphocyták morfológiailag homogénnek tűnő po­ pulációjáról a hetvenes évek elején kiderült, hogy az több olyan sejttípusra bontható, melyek az immunvédekezés­ ben betöltött szerepükben, sejtfelszíni molekuláikban lé­ nyegesen különböznek egymástól. A lymphocyták nagy családját két nagy csoportra osztjuk, a B- és a T-lymphocytákra, melyek közül erősen leegyszerűsítve a B-lymphocyták az antitestek termeléséért felelősek, míg a T-lymphocytáknak elsősorban a celluláris immunitás­ ban tulajdonítanak szerepet (lásd a nyirokszövet tárgya­ lásában). A perifériás vérben található lymphocyták nagy többsége (kb. 75%) a T-lymphocyták csoportjába tarto­ zik. A vér lymphocytáinak egy kisebb hányadát (kb. 5-10%) képezik az ún. nagy granuláris lymphocyták vagy természetes ölő sejtek (large granular lymphocyte, LGL vagy natural killer cell, NK). Ezek a sejtek struktu­ rálisan a lymphocytára emlékeztetnek, de sem a T-, sem B-sejtre jellemző membrántulajdonságuk nincs, cytoplasmájukban pedig számos granulum található. Filogenetikailag primitív lymphocytáknak tekinthetők. Megta­ lálhatók a véren kívül a nyirokszervekben, különösen a lépben. Cytotoxicus (natural killer) aktivitásukat a granulumokban lévő pórusképző fehérjének, a perforinnak (PFP) köszönhetik. A fehérje exocytosissal kiürülve a célsejt (vírusfertőzött vagy malignusan átalakult sejt)

kis lymphocyta

középnagy lymphocyta

10-11. ábra

eosinophil granulocyta

monocyta

m

Vérsejtalakok vérkenetből (May-Grünwald-Giemsa-festés, 1350 x ).

214

V É R S Z Ö V E T

vérfejlödési alakok

megakaryocyta

sinus

ÉS

V É R KÉ P Z É S

zsírsejt

10-12. ábra

•

Vörös csontvelő. A csontvelő állományának túlnyomó részét vérfejlődési alakok töltik ki, közöttük a megakaryocyták, zsírsej­ tek jól azonosíthatók (HE, 4 0 0 x ).

membránján lyukakat üt, és ezzel azt szabadon permeábilissá teszi, a sejt a kontrollálatlan diffúzió következté­ ben megduzzad és elpusztul. Az egyes lymphocytatípusok a vérkenet egyszerű mikroszkópos megtekintésével nem különíthetők el egy­ mástól, biztos felismerésük csak az őket jellemző sejtfel­ színi molekuláik (sejtfelszíni markerek) immuncitokémiai kimutatásával lehetséges. A lymphocyták és a nyi­ rokszervek strukturális viszonyát a nyirokszerveknél tár­ gyaljuk, míg funkcióikat részletesen az immunológia írja le. A vér alakos elemeinek abszolút száma 1 mm3 (pl) vérben Vörösvérsejtszám Ossz fehérvérsejtszám neutrophil eosinophil basophil lymphocyta monocyta thrombocyta

4-6,5 xlO6 5 -llx lO 3 2,5-7,5 x 103 0,04-0,4 xlO3 0,01-0,1 xlO3 1,5-3,5 xlO3 0,2-0,8 xlO3 150-400 xlO3

A fehérvérsejtek százalékos megoszlása a minőségi vérképben 50% Granulocyta neutrophil szegmentált magvú neutrophil pálcika alakú maggal („Stáb”) 10% 5% neutrophil fiatal alak („Jugend”) 2-4% eosinophil 0,5-1% basophil 20-30% Lymphocyta 4-6% Monocyta

10.4. VÉRKÉPZÉS A vér sejtjei, alakos elemei aránylag rövid élettartamúak és mindössze 2-3 naptól néhány hónapig élnek. A sejtek pótlása, újraképződése a vörös csontvelőben törté­ nik (vérképzés, haemopoesis). A csontvelő nemcsak az erythrocyták, granulocyták, monocyták és thrombocyták képződési helye, hanem otthont ad a lymphocyták képző­ désének és elöalakjainak is. Az utóbbiak a vérkeringés közvetítésével telepednek le a nyirokszervekben és fej­ lődnek tovább (lymphopoesis). Emlősökben a lympho­ cyták elöalakjainak képződése mellett a csontvelő a helye a B-lymphocyták végleges immunkompetens sejtekké tör­ ténő érésének is az egyed egész élete során. Amint látha­ tó, a csontvelői és a nyirokszöveti funkció sok szempont­ ból kiegészíti egymást, és bár anatómiailag elkülönülnek, funkcionális szempontból helyesebb egységesen lympho-myeloid rendszerről beszélni.

10.4.1. Magzati vérképzés A vérképzésnek az embryonalis és magzati időszak­ ban három fő állomását különböztetjük meg. A vérkép­ zés a néhány mm-es embryóban a szíkhólyag és a hasnyél mesenchymájában indul meg vér szigetek formájában. Ezek olyan mesenchymalis sejtcsoportosulások, ahol a széli sejtek lelapulva érképző angioblastokká válnak, míg a sejthalmaz belsejében a sejtek lekerekednek, és he­ moglobint kezdenek szintetizálni (sejtmaggal rendelkező primitív erythroblastok). A vérképzésnek ezt az első fázi-

V É RSZÖ V ET

ÉS

215

V É RKÉPZÉS

sinus

érfalon átvándorló sejt

10-13. ábra Csontvelő vázlatos szerkezete. A tág sinusokat vékony, helyenként nyílásokkal ellátott endothel béleli, míg a sinusok kö­ zötti tér zsúfolva van erythro- és myelopoeticus elemekkel.

sát mesenchymalis vagy mesoblasticus vérképzésnek nevezzük. Innen a vérképző őssejtek a második hónap közepe táján kezdenek a máj mesenchymalis telepébe át­ telepedni, majd később a lépbe is betelepülnek, ez a vér­ képzés ún. hepatolienalis fázisa. Az itt kialakuló vérsej­ tek már inkább hasonlítanak a felnőttéhez, amennyiben a vörösvérsejteknek már nincs magjuk, ugyanakkor a granulocyták és a megakaryocyták is kezdenek megjelenni. A porcos váz fokozatos csontosodásával párhuzamosan a negyedik hónapban a vérképzés a csontok primitív velő­ üregeiben is megjelenik, majd a hepatolienalis vérképzés fokozatos háttérbe szorulásával dominánssá válik. Ezzel kialakul a vérképzés végleges, my élőid fázisú formája. A máj és a lép a felnőttben is megtartja vérsejtképző poten­ ciáját, ami a csontvelő kiterjedt károsodása vagy leukaemia esetén a vérképzés visszatéréséhez vezethet.

10.4.2. Vörös csontvelő A csontvelő a csöves csontok üregét, valamint a lapos, rövid csontok (csigolyák, bordák, szegycsont, koponya, medence) szivacsos állományának a közeit tölti ki. Új­ szülöttben és az első életévekben még teljes egészében vörös csontvelőt találunk, és csak a 4-5 éves kortól kezd egyes helyeken (hosszú csöves csontok diaphysise és distalis epiphysise) fokozatosan visszaszorulni, hogy he­ lyét csontvelői zsírszövetnek adja át (sárga csontvelő). A vörös csontvelő sejtben és erekben gazdag puha szövet, amelynek össztömege a test tömegének 5-6%-át teszi ki, tehát igen teijedelmes. A csontvelő alapszövetét (stromáját) jellegzetes réti-

cularis kötőszövet képezi, nyúlványos reticulumsejtekkel és finom hálózatot alkotó rács rostokkal. A sejtes és rostos hálózat közeit a vérképzés sejtjei, valamint macrophagok és zsírsejtek töltik ki (10-12. ábra). A csontvelő szövetét tág (50-70 pm átmérőjű) capillarisok, ún. csontvelői sinusok szövik át (10-13. ábra), ezekbe adódnak le az érett vérsejtalakok és jutnak be a keringés­ be. A sinusok falát igen vékony endothel képezi, lamina basalist csak nyomokban lehet az endothel alatt találni. Tisztázásra vár az az igen érdekes és fontos kérdés, hogy milyen felismerési mechanizmus engedi be az érett sejte­ ket a keringésbe és tartja vissza az éretlen sejteket. A sinusok közötti vérképző szövet sejtes elrendeződé­ sében szabályosságok fedezhetők fel. A vörösvérsejtképzés érettebb alakjai a sinusokhoz közelebb helyezkednek el. A megakaryocyták is sokszor illeszkednek a sinusok falához és nyújtják be nyúlványaikat az endothelen ke­ resztül az ér lumenébe, ahol róluk a thrombocyták sza­ kadnak le. A fehérvérsejtek előalakjait inkább az intervascularis területek közepe táján találjuk. A macrophagok és reticulumsejtek valószínűleg igen fontos szerepet játszanak a vérképzés mikro környezeté­ nek kialakításában és a vérképzéshez feltétlenül szüksé­ ges növekedési faktorok, citokinek termelésében is. A zsírsejtek is különböznek a szervezet egyéb helyein talál­ ható zsírsejtektől, amennyiben nem a táplálkozási viszo­ nyokra, hanem elsősorban a vérképzést befolyásoló té­ nyezőkre reagálnak zsír felhalmozásával, vagy éppen el­ lenkezőleg, lipolysissel. A csontvelő stromalis elemei közé tartoznak, és mint ilyenek a macrophagok, reticulum- és endothelsejtek mellett számos hormonszerü anyagot szekretálnak.

216 A csontvelő mikroszkópos vizsgálata. A csontvelői sej­ tek, vérfejlődési alakok vizsgálatára leggyakrabban a csontvelőkenetet használják. Csontvelőt erre a célra a sternumból nyernek úgy, hogy a csont vékony corticalis ré­ tegét vastag tűvel átszúrják, egy kis mennyiségű csontvelőt kiszívnak (sternumpunkció), majd a félig folyékony csontve­ lőt vérkenet módjára tárgylemezen szélesztik, és MayGrünwald-Giemsa-festéssel megfestik. A mikroszkópos vizsgálat általában immerziós objektívekkel történik. Meg­ jegyzendő, hogy a vérfejlődési sejtalakok nem mindegyike ismerhető fel morfológiai jellemzőkalapján, így a csontvelői őssejtek és a különböző fejlődési irányokba elkötelezett, de még nem differenciálódott, ún. proge nitor sejtek megtekin­ tésre nem azonosíthatók. A vörös csontvelő szövettani szer­ kezetének a vizsgálatára a kenet nem alkalmas, ezért erre a célra a csípőlapát csontvelőjéből vesznek ki egy kis dara­ bot és dolgozzák fel szövettanilag.

10.4.2.1. VÉRKÉPZŐ ŐSSEJT Ma már bizonyítottnak vehető, hogy az összes vérsejt (beleértve a lymphocytákat is) egyetlen kevéssé differen­ ciált, pluripotens őssejttípusra, a vérképző őssejtre vagy haemocytoblastra („hemopoetic stem cell”, HSC) ve­ zethető vissza. A vérképző őssejt morfológiai jegyei sze­ gényesek, leginkább a kis lymphocytákéra emlékeztet­ nek, és ezért a sejtek inkább csak funkcionális tesztekkel azonosíthatók. Az összes csontvelői sejtnek mindössze kb. 0,02-0,05%-át teszik ki, tehát igen kis számban for­ dulnak elő. Jellegzetességük, hogy halhatatlanok, pluripotensek, és nemsak osztódni, hanem differenciálódni is képesek (87. oldal, 2-77. ábra). CFC-S és CFC-L. A HSC létére kísérletesen először Till és McCulloch (1961) szolgáltatott bizonyítékot. Letalisan be­ sugárzott beltenyésztett egereknek csontvelő-szuszpenziót adtak, amely a lépben körülírt csomókat eredményezett. A szövettani vizsgálat szerint minden egyes csomó (kolónia) vagy erythroid sejtekből, vagy valamelyik granulocytatípusból, vagy megakaryocytából állt, amiből arra lehetett követ­ keztetni, hogy a donor csontvelőben olyan sejtek voltak, amelyek képesek ezeket a sejtvonalakat létrehozni (colonyforming cells, CFC). Ezek a sejtek HSC colony-formingcell-spleen (CFC-S) vagy CFC-myeloid-mix (CFC-M) néven is­ meretesek. Másik kísérletes adat igazolta, hogy a vérben keringő lymphocyták is a donorból származtak, ezért ezeket a CFC-lymphoid (CFC-L) néven nevezzük.

Paraaorticus eredet. A haemopoeticus őssejtek extraembryonalis eredete és vándorlásuk ma elfogadott dogmá­ ja mellett vannak adatok, amelyek arra utalnak, hogy a paraaorticus mesenchyma is képes haemopoeticus őssejt képzésére. A mesoblasticus vérképzés korlátozott kapaci­ tású, és valószínűleg csak erythropoesisre képes. A hepaticus fázist kétfajta HSC jellemzi: extraembryonalis (meso­ blasticus), mely fokozatosan háttérbe szorul, és intraembryonalis, mely a paraaorticus mesenchymából vándorol a májba és jut majd a csontvelőbe, ahol a végleges, a fel­ nőttben is fennmaradó vérképzést biztosítja, és képes az erythropoesis mellett valamennyi fehérvérsejt-vonal létre­ hozására.

Az őssejt eredete. Az első vérképző őssejtek extraembryonalisan a szikzacskó falában lévő vérszigetekben jelennek meg. Az embryo fejlődése során az őssejtek a

VÉRSZÖV ET

ÉS

VÉRKÉPZÉS

májba és a lépbe települnek át, majd legkésőbb a csontve­ lő válik végleges megtelepedési helyükké. A vérképző őssejt osztódása. Az őssejt osztódásakor az egyik leány sejt megőrzi a HSC őssejt tulajdonságait, folyamatos osztódó képességét, tehát mintegy fenntartja saját magát („halhatatlan” marad), míg a másik leány sejt differenciálódni kezd, fejlődési lehetőségei egyre inkább beszűkülnek, egyre jobban elköteleződik egy adott fejlő­ dési irányba (10-14. ábra). Az őssejtvonalról leváló és egy-egy fejlődési irányba beálló progenitor sejtek elő­ ször robbanásszerű osztódási cikluson mennek keresztül, hogy aztán morfológiai differenciálódásuk kezdetén csak korlátozott szaporodási képességgel rendelkezzenek. A funkcionáló, érett fehérvérsejtek többsége osztódásra képtelen végdifferenciálódott sejt, közülük csak a T- és B-lymphocyták képesek folyamatos megújulásra a peri­ fériás nyirokszervekben, míg a monocyta eredetű szöveti macrophagok elvétve osztódhatnak. Növekedési faktorok és sejtkontaktusok hatása. A stromalis elemek által termelt növekedési faktorok lokális koncentrációja a stromában változik, ami a szabályozási mechanizmusok egyik eleme. Hasonlóképpen az extracellularis mátrix molekulák közül a hialuronsav képes növeke­ dési faktorokat megkötni és biológiailag aktív formában és koncentrációban a haemopoeticus sejteknek rendelkezés­ re bocsátani. In vitro kísérletekkel bebizonyították, hogy te­ nyészetben tartott haemopoeticus sejtek igénylik a stro­ malis sejtekkel való közvetlen érintkezést, ennek hiányá­ ban a haemopoeticus elemek túlélése, szaporodása és dif­ ferenciálódása súlyosan károsodott. A sejt-sejt kontaktus­ ban adhéziós molekulák is szerepet játszhatnak. Nyilvánva­ lóan ezeknek a faktoroknak együttes, komplex hatása érvé­ nyesül, amikor a HSC egy adott sejtvonal irányába elkötele­ zetté válik és progenitor sejtté differenciálódik. A progenitor sejteken sejtvonal-specifikus hormon kötésére alkalmas re­ ceptorok biztosítják, hogy a sejt funkcionálisan érett sejtté differenciálódjék. Az elmondottakból következik, hogy egyes növekedési faktorok a HSC szintjén (IL-3; IL-6; Steel factor vagy stem cell factor), míg mások (GM-CSF, erythropoietin) a progenitor sejtek szintjén, sejtvonal-specifikusan képesek hatni.

A csontvelői stroma hatása az őssejtre és a progeni­ tor sejtekre. Az őssejt és az egyenlőtlen osztódásból létre­ jövő, elköteleződő progenitor sejt nagymértékben függ a környezeti hatásoktól. Osztódási képességét és differenciá­ lódását elsősorban a környezetében elhelyezkedő stroma­ lis sejtek (reticulumsejtek, macrophagok, endothelsejtek, zsírsejtek stb.) határozzák meg. A stromalis elemek részben növekedési faktorok termelésével, részben pedig sejtkon­ taktus révén segítik az őssejt működését.

A vérképző őssejt patológiai jelentősége. A 0,02-0,05%-nyi csontvelői őssejt kb 108 sejtszámot jelent. Kimutatható, hogy 105 HSC már elegendő számú az egyed vérképző rendszerének teljes rekonstituálásához (pl. letalis sugárártalom után). Vérképző őssejtek tel­ jes hiánya esetén gyorsan pancytopenia (az összes vérsejt számának súlyos csökkenése) lép fel, mely pótlás (rekonstitúció) nélkül az egyed halálához vezet. Ha a HSC defektív, abnormális sejtvonalak, azaz myelodisplasiás kórképek alakulnak ki. Autoimmun megbetegedésre haj-

plasmasejt

szövetek

aktivált T-sejt |

MPS rendszer elemei

o£

k

*0 oT

c w

.D

thrombocyta

erythrocyta

monocyta |

neutrophil granulocyta

t

eosinophil granulocyta

basophil granulocyta

eosinophil myelocyta

basophil myelocyta

T-lymphocyta | B-lymphocyta

vér

t

t stáb

reticulocyta

t

megakaryocyta

t acidophil erythroblast (normoblast)

jugend

monoblast polychromatophil erythroblast

neutrophil myelocyta

promegakaryocyta

t

t basophil erythroblast

neutrophil promyelocyta

r megakaryoblast

L

t

t myeloblast

proerythroblast

t eosinophil promyelocyta

thymus 1 ----------------------1

csontvelő (bursa)

t basophil promyelocyta

csontvelő

10-14. ábra

A vérképző őssejtből képződő sejtvonalak vázlatosan. HSC: vérképző (haemopoeticus) őssejt, CFC: colony farming cell.

‘O

t s

myeloblast

pre-T-sejt

C F C -E o

CFC-Bas

C F C -T

t

t

myeloblast

pre-B-sejt

I C F C -G

CFC-M

C F C -E

1 L

CFC-M eg

C .ti, (D Golgi- ■ apparátus mitochondrium

Gianuzzifélhold

intracellularis váladékcapillaris

lamina basalis

mucinosus vég kamra

dER sejtmag lamina basalis

-■ lamina basalis tubulus salivalis egy sejtje

mucinosis végkamra egy sejtje

14-1. ábra A nyálm irigyek a mirigyvégkam rák és kivezetőcsövek összefüggésével, fény- és elektronmikroszkópos szerkeze­ tükkel

rek sejtmag a sejt közepén, a sejt bazális részében elhe­ lyezkedő durva felszínű endoplasmás reticulum (basophil cytoplasma), a mag fölötti fejlett Golgi-apparátus és a nagyszámú (eosinophilan festődő) szekréciós granulum a sejt lumen felöli végében. A serosus végkamra esetében a sejtkapcsoló struktúrák kivételesen inkább a sejt közép­ ső részénél vannak, miáltal a sejt apicalis membránfelszí­ ne oldalra megnagyobbodik és ezáltal a kapcsoló struktú­ ráktól apikálisan a lumennel közlekedő rések („intercellularis váladékcapillarisok,,) keletkeznek. Ezek növe­

lik a váladék leadására alkalmas sejtfelszínt. A sejt basolaterális felszínét hosszanti membránredők és általuk közrefogott árkok tagolják, itt találjuk meg a sejtek me­ chanikai összetartását biztosító desmosomákat is. Mucinosus végkamra A végkamra által termelt váladék a mucin, viszkózus, nyúlós konzisztenciájú nyálkaanyag, amely erősen glikozilált glikoproteinekből áll. A végkamra többnyire meg­ nyúlt,, csőszerű, lumene valamivel tágabb, mint a serosus

AZ

E M E S Z T 0 RENDSZER

NAGY

309

MIRIGYEI

végkamráé (14-1. és 14-3. ábra). A végkamrát alkotó mi­ rigysejtek magas köbhám jellegűek, a sejtek cytoplasmájáriak nagyobb, apicalisfele halvány, enyhén basophil festődésű az ott szekréciós vacuolumokban tárolt mucin következtében. A mag a sejt basalis részére van lenyom­ va. Elektronmikroszkóppal látható, hogy ezen a basalis cytoplasmaterületen szorul össze a sejtkomponensek leg­ nagyobb része (14-1. ábra): a fejlett durva felszínű endoplasmás reticulum, mitochondriumok, a mag közelében a kiterjedt Golgi-apparátus. Ezzel szemben a sejt nagyobb, apicalis részében az általában nagyszámú, puffadt, laza szerkezetű mucint tartalmazó szekréciós vacuolumokat találjuk. A sejteket apicalisan körbefutó sejtkapcsoló struktúrák rögzítik egymáshoz. Kevert végkamra A mucinosus végkamrák végén gyakran fordulnak elő serosus sejtekből álló csoportok (14-1. és 14-3. ábra). A sejtcsoport sapkaszerűen illeszkedik a mucinosus vég­ kamra vak végéhez, félholdszerű alakzatot képezve (Gianuzzi-félhold vagy serosus félhold). Nem beszélhe­ tünk valódi serosus végkamráról, a serosus sejtek váladé­ kukat vagy közvetlenül a mucinosus végkamra lumenébe vagy a mucinosus sejtek közötti, a lumennel közlekedő intercellularis résbe ürítik. A mucin fixálás közben duzzad. A mucin hajlamos vizet felvenni és megduzzadni, ugyanakkor nehezen fixálható, részben ez az oka annak, hogy az erősen duzzadt és rész­ ben kioldódott mucin a szokványos szövettani metszeteken alig festőóik. Maradványa mucikarminnal vagy a szénhidrá­ tokat kimutató PÁS reakcióval festhető meg. A nagytömegű és mutermékszerűen erősen duzzadt váladéka cytoplasma szintetikus apparátusát a sejtmaggal együtt a sejt alapjára nyomja le, a mag ellapul. Valószínűleg a váladék duzzadá­ sának tudható be az is, hogy a kevert végkamráknál a sero­ sus sejtek ki nyomódnak az erősen duzzadt mucinosus sej­ tek sorából, különálló képződményt, a Gianuzzi-féle sero­ sus félholdat hozva létre.

calarisnak, az azt követő vastagabb szakaszt tubulus salivalisnak nevezzük. • Tubulus intercalaris. Keskeny, szűk lumennel ren­ delkező, alacsony köbhámsejtekből álló cső (14-1. ábra). Egyes vélemények szerint a végkamra mirigy­ sejtjeinek a pótlásában vesz részt. Nincs különös mor­ fológiai jellegzetessége, funkcionálisan azonban fon­ tos, mert karboanhidráz-aktivitást mutat, bikarbonátot szecemál a lumenbe és kloridot vesz fel onnan. Serosus végkamrákhoz csatlakozik, mucinosus miri­ gyekben alig van belőlük, rövidek és nehezen azono­ síthatók. • Tubulus salivalis. Az előbbi cső folytatása, attól jól megkülönböztethető nagyobb átmérője, magasabb hámja és eosinophil festődése miatt. Kezdeti szaka­ szán falát köbhámsejtek alkotják, majd hengerhámmá magasodik (14-2. ábra). Legfontosabb jellegzetessé­ ge, hogy a cytoplasma basalis féle a felszínre merőle­ ges csíkoltságot mutat (14-1. és 14-2. ábra). A basalis csíkolat nagyon hasonló a vesetubulusokban található csíkoltsághoz. Elektronmikroszkóppal ahhoz hason­ lóan a basalis sejthártyának mély, a felszínre merőle­ ges invaginációiból és az azok közé illeszkedő mitochondriumokból áll (a fénymikroszkópos csíkolatot a párhuzamosan rendezett mitochondriumok adják). A tubulus salivalis sejtjei Na- és Cl-ionokat szívnak vissza a kötőszöveti tér felé, valamint K- és bikarbonátionokat adnak le a lumenbe. A nyál végső ^ - k o n ­ centrációja kb. hétszerese a vérének. A végkamrában még izotóniás nyál itt válik hipotóniássá, egyrészt mert több Na- és Cl-ion szívódik vissza, mint amennyi ion a lumenbe leadódik, másrészt mert a tubulus sali­ valis hámja az át nem eresztő zonula occludensek mi­ att nem engedi a víz visszaszivárgását a kötőszöveti tér felé. A N a+-reabszorpció teljesítménye korlátozott, ezért fokozott nyálelválasztás esetén a nyál több Na+-t tartalmaz, és ozmotikus koncentrációja közelít a véré­ hez.

A KIVEZETŐCSŐ-RENDSZER A végkamra lumenéből a váladék csőrendszeren ke­ resztül jut a szájüregbe. A kisebb kivezetőcsövek a le­ benykék belsejében (intralobularis kivezetőcsövek), a nagyobbak a lebenykék közötti kötőszövetes sövények­ ben (interlobularis kivezetőcsövek) haladnak. A csőrend­ szer nemcsak a váladék egyszerű továbbítására szolgál, hanem kezdeti szakasza (tubulus intercalaris és salivalis) a serosus mirigyekben fontos rezorpciós és szekréciós te­ vékenységet is végez, mellyel módosítja a nyál ionössze­ tételét és ozmotikus nyomását, és ezzel részt vesz a nyál végleges kialakításában. A mucinosus mirigyekben kevés és rövid a tubulus intercalaris, a ductus salivalis pedig szinte teljesen hiányzik. Ennek megfelelően a mucin összetétele alig változik a kivezetőcső-rendszerben. a) Intralobularis kivezetőcsövek (tubulus intercalaris és tubulus salivalis) A lebenykék belsejében húzódó kivezetőcső-rendszer végkamrához közelebbi, kezdeti szakaszát tubulus inter-

basalis csíkolat a tubulus salivalisban

14-2. ábra

capillaris

#

Tubulus salivalis átm etszete a basalis csíkolattal (fél­ vékony metszet, toluidinkék, 900x ).

310

AZ

intralobaris kivezetőcső

Gianuzzifélhold

mirigyparenchyma (lebenyke)

E M É S Z T Ő R E N D S Z E R

kötőszöveti stroma (sövények)

NAGY

MIRIGYEI

interlobaris kivezetőcső

14-3. ábra

•

Glandula sublingualis átnézeti felvétele. A mirigyállományt kötőszöveti sövények tagolják lebenykékre, a mirigy parenchymája főként mucinosus végkamrákból áll (HE, 7 2 x ). A bal felső sarokban mucinosus végkamrákat látunk (HE, 1 9 0 x).

lonmozgások a hámon át. A Na+-transzport a basalis sejt­ hártya Na-pumpája (nagy basalis sejthártyafelszín a betüremkedések miatt!) és az apicalis membrán Na-csatornái révén jön létre, a Cl" a Na+-transzportot kíséri az apicalis és basolateralis membránban jelen lévő Cl-csatornákon ke­ resztül. A K+ az apicalis membrán Na+/H+ kicserélő karrier­ je és az ugyanott jelenlévő H+/K+ antiporter révén jut a lu­ menbe.

b) Interlobularis kivezetőcsövek (ductus excretorius) Az interlobularis, majd interlobaris kötőszövetben ha­ ladó, mind átmérőben, mind falvastagságban egyre na­ gyobbodó vezetékek. A ductus excretoriusok hámja kez­ detben magas köb- vagy hengerhám, az utóbbi többmagsorossá, sőt többrétegűvé válik (3-8. ábra), hogy a legna­ gyobb kivezetőcsőnek a szájüregbe való benyílása előtt többrétegű el nem szarusodó laphámmá alakuljon át. A hám alatt lamina basalis, ez alatt pedig rugalmas rostokat tartalmazó laza kötőszövet és hosszanti lefutású sejtekből álló simaizomréteg alkotja a kivezetőcső falának többi ré­ tegét. Myoepithel sejtek. A végkamrák és a kivezetőcső külső felszínéhez lamina basalis illeszkedik. A lamina basalis és a mirigysejtek közötti lokalizációban csillag­ szerűen elágazó, hámeredetü, kontraktilis sejtek, az ún. myoepithel sejtek vannak (8-32. ábra). A simaizomra emlékeztető belső szerkezetet mutató sejtek a végkamrát

és a kivezetőcső kezdeti szakaszát nyúlványaikkal kosárszerűen közrefogják, és összehúzódásukkal fontos szere­ pet játszanak a váladék kinyomásában és továbbításában. Immunfunkció. A végkamrák, a tubulus intercalarisok és salivalisok hámja alatt lymphocyták és plasmasejtek vannak, az utóbbiak többek között IgA-immunglobulint termelnek, mely a hám baktériumok elleni vé­ delmének egyik döntő tényezője. A nyálba kiválasztott ellenanyagok lényeges szerepet játszanak a szájüreg bak­ tériumflórájának szabályozásában és a fogakat belepő baktériumok elleni védelemben is. Az IgA-molekulának ahhoz, hogy a nyálban kifejthesse a hatását, a hámon ke­ resztül kelljutnia. A hámon keresztül transcytosissal tör­ ténő transzport hasonló a korábban leírtakhoz (lásd 300. old., 13-46. ábra).

14.1.2. A nagy nyálmirigyek egyedi jellegzetességei FÜLTŐMIRIGY (GLANDULA PAROTIDEA) A lebenyes szerkezetű mirigy tisztán serosus végkam­ rákat tartalmaz (14-5. ábra), melyek kevés kötőszövetbe ágyazva sűrűn egymás mellett helyezkednek el. A le­ benykéken belül a serosus végkamrák között sok egyedi,

AZ

E M E S Z T 0 RE NDSZ ER

venula

NAGY

311

MIRIGYEI

interlobularis kivezetőcső

kötőszöveti sövény

tubulus salivalis

mucinosus végkamra

serosus végkamra

14-4. ábra

m

Glandula submandibularis. A lilás rózsaszínűre festődött képletek a mucinosus végkamrák (van Gieson-festés, 2 1 0 x).

vagy több sejtből álló zsírsejtcsöpört van, ez a másik két nagy nyálmiriggyel szemben eléggé jellemző. Fejlett a ductus intercalarisok és salivalisok rendszere is. Az interlobularis kötőszövetben nagyobb kivezetőcsövek, erek, vegetatív idegek haladnak, továbbá az egész mirigy területén mindenütt (kisebb-nagyobb idegátmetszetek formájában) a parotisban elágazódó n. facialis ágai át­ metszetek, továbbá a kivezetőcsövek mentén kisebb-na­ gyobb nyiroksejthalmazokat figyelhetünk meg.

NYELV ALATTI MIRIGY (GLANDULA SUBLINGUALIS) A lebenyezett mirigy túlnyomóan mucinosus végkam­ rákat tartalmaz (14-3. ábra). A serosus sejteket többnyi­ re Gianuzzi-félholdak alakjában találjuk meg. A ductus intercalaris nagyon rövid és kevés, a tubulus salivalis hiá­ nyozhat is.

ÁLLKAPOCS ALATTI MIRIGY (GLANDULA SUBMANDIBULARIS) A mirigy a végkamrák jellegét tekintve kevert mirigy, azonban a serosus végkamrák dominálnak (14-4. ábra). A szétszórt csoportokat alkotó mucinosus végkamrák vé­ gén serosus félhold (Gianuzzi-félhold) figyelhető meg. Kevesebb a ductus intercalaris és salivalis, mint a paro­ tisban.

14.2. HASNYÁLMIRIGY (PANCREAS) A pancreas retroperitonealis helyzetű, elnyúlt mirigy, melynek kiszélesedő feje a duodenum homorulatába il­ leszkedik, teste keresztezi a középvonalat, farki része pe­ dig a lép hilusához húzódik. Kivezetőcsöve a duodenumba nyílik. Entodermalis eredetű, a bélcső származéka. A pancreas parenchymája különálló struktúrákhoz kötötten két mirigyfunkciót, egy exokrin és egy endokrin tevékenységet végez. Exokrin mirigyműködése során emésztő enzimeket termel, amelyek az exokrin végkam­ rákból kivezetőcső-rendszeren keresztül a duodenumba vezetődnek. Endokrin működése során inzulint, glukagont és egyéb hormonokat szecemál különálló, sziget­ szerűen elhelyezkedő sejtcsoportokban, az ún. Langerhans-szigetekben, ahonnan azok a véráramba kerülve a vér glukóz koncentrációját szabályozzák. A pancreas interstitiuma. A kötőszövetes tok sövé­ nyeket bocsát a mirigy belsejébe, a mirigyet lebenyekre osztva (14-6. ábra). A lebenyek közötti laza kötőszövet­ ből álló sövényekben (septum interlobulare) haladnak és ágazódnak el a pancreast ellátó erek, idegek és kivezető­ csövek, majd haladnak tovább a lebenykén belüli kisebb kötőszöveti sövényekben, egészen (septum intralobulare) a végkamrákig. A végkamrákat körülvevő finom rost­ hálózat alapvázat képez a mirigyek számára, a benne lévő gazdag kapillárishálózat pedig a mirigysejtek folyadék-, tápanyag- és oxigénellátását biztosítja.

312

AZ

zsírsejtek

intralobularis kivezetőcső

E MÉ S Z T Ő RE NDS Z E R

interlobularis kivezetőcső

NAGY

MIRIGYEI

kötőszöveti sövény

14-5. ábra

m

Gl. parotidea. A mirigy teljes egészében serosus végkamrákat tartalmaz (HE, 160 x ).

Langerhanssziget

ductus intralobularis

14-6. ábra Pancreas szöveti szerkezete (HE, 130x ).

kötőszöveti sövény

exokrin vég kamra

ductus interlobularis

•

AZ

E M E S Z T 0 RENDSZER

NAGY

313

MIRIGYEI

14.2.1. A pancreas exokrin állománya A pancreas exokrin állománya alkotja a mirigy túlnyomó részét. Exokrin mirigy jellege (a nagy nyálmiri­ gyekhez, elsősorban a parotishoz hasonlóan) tükröződik a mirigy lebenyezettségében (14-6. ábra). Szövettani szerkezete sokban hasonlít a parotiséhoz, a mirigy állo­ mányának nagy részét serosus acinusok teszik ki. EXOKRIN VÉGKAMRA A szekréciós végkamrák (14-7. és 14-8. ábra) bogyószerűek (acinusok)., néha többszörösen elágaznak. Az ácinustpiramis alakú magas köbhámsejtek alkotják, me­ lyek aránylag szűk lument zárnak körül. A sejtek közepén kerek mag található, a cytoplasma basalis része a fehérjeszintézisben részt vevő nagyszámú ribosoma következté­ ben erősen basophil, az apicalis részben a felhalmozó­ dott, eosinophil festődésű szekréciós granulumokat (zymogen szemcséket) találjuk, ezekben tárolódnak az inak­ tív emésztő enzimek. Elektronmikroszkóppal a sejt basalis részét igen fej-.

lett durva felszínű endoplasmás reticulum tölti ki, az ott termelt enzimfehéijék a mag körül és felett elhelyezkedő Golgi-apparátusban módosulnak, majd csomagolódnak szekréciós vacuolumokká (14-7. ábra). Az apicalis cytoplasmát a membránnal körülvett szekréciós granulumok töltik ki (az étkezéstől függően különböző mennyiség­ ben), arra várva, hogy megfelelő ingerre a sejt apicalis részén exocytosissal a lumenbe ürüljenek. A szomszédos sejteket oldalt - az apicalis felszín közelében - sejtkap­ csoló struktúrák (zonula occludens, adhaerens és desmosomák) kötik össze. Különös jelentősége van a zonula occludensnek, amely lezárja az intercellularis rést és ez­ zel megakadályozza az emésztő enzimek szabad diffúzi­ óját a kötőszöveti tér felé. Az acinus hámját a kötőszövet­ től vékony lamina basalis választja el. A pancreasban, a nyálmirigyekkel ellentétben, nincsenek myoepithel sej­ tek. A KIVEZETŐCSŐ-RENDSZER A végkamrából a váladék a tubulus intercalaris felé vezetődik el. A tubulus intercalaris kezdeti szakasza (más exokrin mirigyektől eltérően) lapos sejtek formájában benyomul a végkamra lumenébe, ezért a szövettani met­ szeten gyakran felfedezhetünk az acinusok középpontjá­ ban sejtátmetszeteket a hozzájuk tartozó halvány, ovális sejtmaggal, ezeket a sejteket centroaciner sejteknek (14-7. és 14-8. ábra) nevezzük. A tubulus intercalaris és a ductus intralobularis falát speciális funkciójú lap-, majd köbhám béleli, amely elsősorban bikarbonátot és vizet ad le a lumenbe az acinusban termelt koncentrált váladék hígítására és lugosítására. A ductus intralobularisok összeszedődve az interlobularis kötőszövetben futó ductus interlobularisba torkollanak (14-6. ábra), amelynek falát mucint termelő hengerhámsejtek, lamina basalis és kötőszöveti réteg (illetve a nagyobb kivezető­ csövekben simaizom is) alkotja. A hámban elszórtan enteroendokrin és kehelysejtek is előfordulnak. A ductus interlobularisok közvetlenül a ductus pancreaticusba centroaciner sejtek magja

14-8. ábra

#

Exokrin m irigyvégkam rák a centroaciner sejtekkel centroaciner sejtek vázlatosan.

(HE, 5 2 0 x ).

314

AZ

i* f

E M É S Z T Ő R E N D S Z E R

NAGY

MIRIGYE

- T » ,« p r

^

C

j 5'

f ,e ®

^

_ , * #

•■v -•“-*. - *&.** * - #• I; ’' * m'

^ %

^ 2*

%t

fé a * 0

:*rie

.?»>< ; *^i; íV r -• r. 5,

* H *

'*

f e i i i r

^

i y

-v

* * ? * \* s% : * * ^ W

* ■ _ m&- m 18 -C * %

" .“ ' •••«* Langerhans-sziget

■ ív 5 *

«

*4 ®

’

1

5 * ‘ «'

exokrin végkamra (acinus)

14-9. ábra Langerhans-sziget (HE, 480 x ).

ömlenek, mely a mirigy teljes hosszában húzódva össze­ gyűjti a pancreasnedvet és a Vater-papillán a duodenumba juttatja. A parotisszal ellentétben, a tubulus sálivalis hiányzik. A pancreasnedv termelése. A pancreas naponta kb. 1-2 liter mennyiségű folyadékot termel. A végkamrák sejtjei aránylag koncentrált formában termelik a pancreas emész­ tőenzimeit, ez hígul fel a ductus intercalarisban, ahol a sej­ tek jelentős mennyiségű vizet és bikarbonátot adnak hozzá. A bikarbónát szerepe, hogy neutralizálja a savas gyomortar­ talm ára “duodenumban és ezzel optimális pH-t biztosít a pancreasenzimek működéséhez. A pancreasnedv elválasz­ tását a duodenum enteroendokrin sejtjeiben termelődő két peptidhormon, a kolecisztokinin és a szekretin stimulálja a gyomortartalomnak a duodenumba jutását követően. A kolecisztokinin (CCK) a végkamra sejtéinek proenzimtermelését, a szekretin pedig a tubulus intercalaris bikarbónát-és vízelválasztását serkenti. A két hormon együttes hatására bőséges, enzimgazdag pancreasnedv termelődik. A pancre­ as működését ezen kívül még a vegetatív idegrendszer is szabályozza. A pancreasnedv összetétele. A hasnyálmirigy által ter­ melt bontó enzimek a sejtekben előforduló szerves anya­ gok legtöbbjének (fehérjék, nukleinsavak, lipidek, szénhid­ rátok) a lebontásában szerepet játszanak. Ezek: tripszin, kimotripszin, pepszin, elasztáz, karboxipeptidáz, rfbonukleáz, dezoxiribonukleáz, lipázok és amiláz. Az enzimek nagy része inaktív előalakban termelődik (pl. tripszinogén, kimotripszinogén stb.), amely csak a bélbejutva aktiválódik. A tripszinogént a bélhám mikrobolyhain lokalizálódó enterokinázok aktiválják tripszinné, amely viszont a többi proerr zimef alakítja át aktív enzimmé.

A pancreas saját szövetét többféle mechanizmus védi az önemésztődéstől: az enzimek inaktív formában való terme­ lődése, a végkamrák lumenét a szabad diffúzió számára le­ záró zonula occludensek, továbbá egy, az exokrin sejtek ál­ tal termelt tripszin inhibitor. Ha ez a védő mechanizmus za­ vart szenved, a pancreas szövete pusztulni kezd, ami sú­ lyos, sokszor halálhoz vezető állapot (akut pancreatitis) ki­ alakulásához vezethet. Az ilyen esetek többségében a tripszinogénnek aktív tripszinné történő átalakulása és a többi proenzim következményes aktiválása áll, ami az acinusok és a környező zsírszövet megemésztődéséhez, az erek falának kimaródásához (elasztáz enzim!) és ezáltal vérzésekhez, a pusztuló sejtekből felszabaduló különböző bioaktív anyagok által előidézett gyulladásos reakcióhoz ve­ zet. A vérbe emésztőenzimek (amiláz, lipáz) kerülnek, ame­ lyek még távoli helyeken is kifejthetik hatásukat.

Pancreascarcinoma egyike a leggyakrabban előforduló rosszindulatú daganatoknak. Legtöbbször a kivezetőcsö­ vek hámjából indul ki.

14.2.2. A pancreas endokrin állománya Langerhans-szigetek. A pancreas állományába en­ dokrin funkciójú szigetek vannak beépítve, amelyek az anyagcsere folyamatokat befolyásoló hormonokat ter­ melnek. Ezek az ún. Langerhans-szigetek a mirigyben mindenütt megtalálhatók (kb. 1 millió sziget), ezek öszszessége a mirigy összsúlyának 1-2 %-át teszi ki. A kb. 100-200 pm átmérőjű Langerhans-szigetet hálózatos

AZ

E MÉ S Z T Ő R E N D S Z E R

NAGY

315

MIRIGYEI

sejtgerendákba rendeződött poligonális sejtek és fenesztrált endothellel rendelkező kapillárishálózat alkotja. HE festéssel a sziget halvány rózsaszíne miatt jól elkülönül a sötét, basophil festődésű exokrin szövettől (14-9. ábra). A sziget perifériás részében á\glukagont termelő „A’.f és aszomatosztatint termelő „D”, a sziget közepén az inzulint termelő „B” típusú sejtek lokalizálódnak. A többi, jóval kisebb számban előforduló sejt, így pl. a D l-sejt (VIP-et termel), az EC-sejt (szekretint, motilint, P-anyagot szecemál), F-sejt (pancreas polipeptidet termel) mindenüttt megtalálható a szigetben (további leírást lásd az endokrin fejezetben). A pancreas vérellátása A pancreas artériái a kötőszöveti sövényekben haladva egy­ re kisebb ágakra oszlanak, és ellátják az exokrin mirigyállo­ mányt. Az endokrin sejtek két úton kapják vérellátásukat. A kisebb kivezetőcsöveket kisérő artériák (a. periductalis) a Langerhans-szigetbe belépve eloszlanáRarteriolákra, majd fenesztrált capillarisokra. A capillarisok először átfúródnak a periférián az A- és D-sejtek között, s aztán érik el a sziget centrumában a .B-sejteket (a D-sejt által termelt szomatosztatin gátló hatással van az A- és B-sejtekre). A kötőszö­ veti sövények nagyobb artériái (a. insularis) is eljutnak a szi­ get centrális sejtjeihez, de útközben ezek is ágakat adnak az A- és D-sejteknek. Tehát az inzulint termelő B-sejteket el­ látó vér előzőleg mindig kapcsolatba kerül a glukagont ter­ melő A- és a szomatosztatint termelő D-sejtekkel. A sziget­ ből a vénás vér is két úton vezetődik el. Egyrészt a kötőszö­ veti sövényekben az artériákat kísérő vénákban (v. periduc­ talis), másrészt a sziget nagy efferens capillarisaiban (az ún. insuloaciner portalis ereken). Utóbbiak újra elágazódnak az exokrin végkamrákat körülvevő capillarishálózatra, s ez­ után szedődnek össze vénákba. így a végkamrák körül az endokrin mirigyekhez (hypophysis, mellékvese) hasonló portalis keringés jön létre. A Langerhans-sziget szekrétumai is részt vesznek az exokrin végkamrák működésének szabályozásában: inzulin, VIP, CCK stimulálja az exokrin szekréciót; glukagon, pancreas-polipeptid és szomatosztatin gátolja az exokrin szekréciót.

14.3. MÁJ (HEPAR) A máj szervezetünk legnagyobb hámszerve, 1,5 kg sú­ lyú tömegének 80%-át a hámsejtek teszik ki. Szerteágazó funkciója szoros kapcsolatban áll a vérkeringésben elfog­ lalt helyzetével. Működése szempontjából legfontosabb a v. portáé, amely a bélből felszívott anyagokat szállítja a májon keresztül a szervezet általános keringése felé, és így a máj az első állomás a felszívódott anyagok útjában. A májnak ez a helyzete kiválóan alkalmassá teszi, hogy a felszívódott anyagokat feldolgozza, átalakítsa, azokból új anyagokat szintetizáljon, tárolja, illetve az általános keringésbe juttassa a szervezet mindenkori szükséglete szerint. A máj sokoldalú funkciójával kapcsolatban uta­ lunk a biokémia és élettan megfelelő fejezeteire, itt csu­ pán röviden foglaljuk őket össze. « A z intermedier anyagcsere legfontosabb szerve. Fon­ tos szerepe: a rezorbeált szénhidrátok tárolása gliko­ gén formájában és szükség esetén mobilizálása a

glukóz-homeostasis biztosítása céljából, a glukoneogenezis, lipidek fel-, le- és átépítése, koleszterin szin­ tézise és kiválasztása, aminosavak anyagcseréje, karbamidszintézis stb. Plazmafehérjék és egyéb fehérjék szintézise és le­ adása a vérbe. Ilyenek többek között: az albumin, fibrinogén, különböző véralvadási faktorok, nemimmun a- és p-globulinok, komplementrendszer, plazminogén, transzferrin, vér-lipoproteinek fehérjekompo­ nense. Epesavszintézis és az epe szekréciója. Az exokrin mó­ don szecemált epe az epeutakon mint kivezető­ csöveken a duodenumba jut, és ott a zsírok emulgeálásával megkönnyíti a zsírok bontását és felszívódását a belekben. Ezen az úton a szervezet különböző anyago­ kat is eltávolít (exkréció). Vitaminok, fém ek tárolása. A-vitamin, folsav, B i2-vitamin tárolása, vas és réz tárolása. # Jelmolekulák (hormonok, mediátorok) képzése, át­ alakítása. Eritropoeitin, trombopoetin, IGF-1, IGF-2, angiotenzinogén képzése, D3-vitaminból hatékony calcitriol képzése, tiroxinból trijódtironin átalakítása. • Méregtelenítés, hidrofób anyagok vízoldékonnyá történő átalakítása. Idegen, a bélből felszívódó vagy endogén mérgező anyagok (pl. bilirubin) átalakítása az epével vagy vizelettel történő kiválasztás céljából, alkohol lebontása.

14.3.1. Májlebenyke A máj szövete szabad szemmel való megtekintésre meglehetősen homogénnek tűnik, de a metszésfelületet nagyítóval megvizsgálva finom lebenyezettség tűnik elő. A máj parenchymáját alkotó máj sejtek ezekben a lebeny­ kékben rendeződnek, igen szoros kapcsolatban az erek­ kel. Az. erekhez viszonyított helyzete alapján háromféle májlebenyke különíthető el: y lobulus hepatis (klasszikus mái lebenyke), a lobulus portalis és az acinus hepatis (14-10. ábra) KLASSZIKUS MÁJLEBENYKE (LOBULUS HEPATIS) A klasszikus májlebenyke hatszögletű hasábalakja az éle­ ken futó portalis triásszal (14-11. és 14-12. ábra) erősen idealizált a májszerkezet tagolódásást érzékeltetni szándé­ kozó elképzelés. Valójában a májlebenyke alakja szabályta­ lan és a portalis triász sem található meg minden szögleten.

A lobulus hepatis öt- vagy hatszögletű hasáb alakú, 1 mm átmérőjű és kb. 2 mm hosszú képződmény, amely­ nek tengelyében egy véna (v. centrális) húzódik (14-10., 14-lT.7l4-12.es 14-13. ábra). A lebenykék közötti ke­ vés kötőszövet (septum interlobulare) egyes helyeken ki­ szélesedik, ezekben futnak (a lebenyke hosszirányában) a porta hepatison áthaladó képletek (a. hepatica, v. por­ táé, ^iuctus hepaticus) ágai: az a., v. és ductiis interlöbu^ \ans(portalis vagy Glisson-triász, 14-27. ábra). Az a. és

316

AZ

E M É S Z T Ő R E N D S Z E R

NAGY

MIRIGYEI

A m ájlebenykék típusai (A) és az acinus zónái (B)

v. interlobularisból leágazó oldalágak a májlebenyke fe­ lületén haladva (mint a. és v. perilobularis) egymással gazdagon anasztomizálnak. A máj lebenykét tehát a máj metszeti képén úgy definiálhatjuk, mint a véna centrális körül elhelyezkedő területet, melyet körben a portalis tri­ ászokat összekötő képzeletbeli vonalak határolnak. A lobulus hepatisban a máj sejtek radier helyzetű, egy sejt vastagságú lyukacsos sejtlemezeket (keresztmet­ szetben „sejtgerendákat ”) alkotnak, amelyek a lebenyke széle felé haladva többszörösen elágazódnak, és amelye­ ket egymással sejthidak kötnek össze (14-12., 14-13. és 14-14. ábra). A lebenyke széli részét egy hasonló felépí­ portalis kötöszöveti rés

14-11. ábra A máj szöveti szerkezete, átnézeti kép (HE, 5 8 x ) .

tésű zárólemez határolja a kötőszöveti tér felé. A leme­ zekből felépülő labirintus hézagait endothellel bélelt, vérrel telt üregrendszer, a májsinusok rendszere (14-13. ábra) tölti ki. A sinusok többségükben ugyancsak radier helyzetűek, és egymással a sejtlemezek hézagain keresz­ tül közlekednek. A májlebenyke sejtjei tehát (a májsejtlemezek közötti összeköttetések miatt) olyan háromdi­ menziós hálózatot alkotnak, amelynek üregeiben az ugyancsak háromdimenziós hálózatos barlangrendszer, a máj sinusok rendszere van. Ez a szerkezet teszi lehetővé, hogy minden májsejtnek legalább egy, de többnyire két felszíne érintkezzék a vérrel.

v. centrális

kötőszöveti sövény

@

AZ

E M E S Z T O R E N D S Z E R

NAGY

317

MIRIGYEI

ductus interlobularis (epevezeték)

v. interlobularis

14-12. ábra

«

Lobulus hepatis kersztm etszeti képe vázlatos térbeli ábrázolás­ ban. A lebenyke szélén fut a v., a. és ductus interlobularis, közepén a v. centrális, a májsejtlemezek és si­ nusok sugár irányban orientáltak.

A sinusok széli részébe ömlik az a. és v. perilobularis vére. Az a. perilobularis (az a. hepatica propria végső ága) oxigéndús vért hoz a máj sejtek táplálására. A v. p e­ rilobularis (a véna portáé ága) a bélből vénás vért hoz, amely a bélből felszívott anyagokon kívül a lép és a pancreas vénás vérét is tartalmazza. A sinusok vére a centralisba szedődik össze, amely a vért a v. cava inferior felé szállítja.

PORTALIS LEBENYKE (LOBULUS PORTALIS) A lobulus portalis az a. és v. interlobularis vérellátási területének felel meg. Többnyire háromszögletű, közepé­ ben van a portalis triász és szögleteiben a v. centralisok (14-10. ábra). Három egymással érintkező klasszikus máj lebenyke egyhatod-egyhatod része alkotja.

MÁJACINUS (ACINUS HEPATIS) A májacinus az a .és v. perilobularis és ellátási terüle­ te. Rombusz alakú, tengelyében halad az a. perilobularis, két csúcsa a két szomszédos májlebenyke v. centralisa (14-10. ábra). Az acinust két szomszédos májlebenyke egymással érintkező háromszögletű területei alkotják.

A MÁJLEBENYKE ZÓNÁI A máj szövetet a vér először a v. és a. interlobularis és perilobularis felől éri el, ezért az alábbi felosztás értelem­ szerűen az acinussal kapcsolatos, mégis gyakran a klaszszikus májlebenykével kapcsolatban is alkalmazzuk. A friss vér a máj lebenykét a portalis triász felől éri éi, ennek megfelelően a májsejtek oxigén- és tápanyag-ellátottsá­ ga a májlebenykében a triász felől kiindulva fokozatosan csökken^ Három zónát szokás megkülönböztetni a klaszszikus májlebenyke "széle felől a lebenyke közepe (v. centrális) felé haladva (14-10. ábra). A perilobularis erekhez legközelebb eső I. zóna kapja az oxigénben és tápanyagokban leggazdagabb vért. A III. zóna a v. cent­

rálishoz közeli, a klasszikus lebenyke centrális területe, ennek az oxigén- és tápanyagellátása a legrosszabb, mi­ vel a vért a lebenyke perifériásabban fekvő sejtjei már részlegesen kimerítették. A II. zóna átmeneti terület az I. és III. zóna között. A zonális felosztás jobban megérthe­ tő, ha a májacinust vesszük alapul és a középpontot jelen­ tő a. és v. perilobularis felől követjük a véráram útját az acinus perifériáját képező v. centrális felé. Érdekes, hogy a fenti zónák egybeesnek a májsejtek gekkel, amelyeket elektronmikroszkópos, hiszto- és bio­ kémiai vizsgálatok alapján figyeltek meg az utóbbi évti­ zedekben. Régóta ismert azonban, hogy a lebenyke széli és perifériás részei különbözőképen reagálnak táplálko­ zási viszonyok változásaira vagy kóros ártalmakra. Az, hogy ezek a különbségek kizárólag az oxigén és a táp­ anyagok koncentrációjában mutatkozó gradiensnek tudhatók-e be, vagy pedig ebben más tényezők is szerepet játszanak-e, még ma sem teljesen tisztázott. Valószínűleg minden máj sejt képes a máj összes funkcióját teljesíteni, de a zónáknak megfelelően a súlypontok eltolódnak. A z egyes zónák se jtje in e k fő m űködési és enzim aktivi­ tá si je lie m ző it a következőkben foglalhatjuk össze: Az I. zóna a legjobb vérellátottságú, ez az á lla n d ó funk­ ció zónája. Dominálnak a sejtekben az oxidatív anyag­ csere és a glikoneogenezis enzimei. Oxigénhiány esetén ennek a zónának a sejtjei pusztulnak el legkésőbb, és re­ generálódnak leghamarabb, ugyanakkor mérgező anya­ gok hatása (pl. az epeutak elzáródása esetén) ezeket a sejteket érinti legkorábban. A II. zóna közepes vérellátottságú és közepes a ktivitá­ sú. Enzimaktivitása az I. és III. zónáénak keveréke. • A III. zóna a leggyengébb vérellátottságú, ez az ún. nyu­ g a lm iz ó n a . Dominálnak a glikolízis, a lipidanyagcsere és a méregtelenítés enzimélT^Verellátási zavarokban, ischaemiás esetekben ennek a zónának a sejtjei káro­ sodnak elsősorban, a zsírcseppek itt gyűlnek fel legha­ marabb, viszont mérgező anyagok hatására (pl. epeút-elzáródás esetén) ezek károsodnak kevésbé.

318

AZ

E MÉ S Z T Ő R E N D S Z E R

NAGY

MIRIGYEI

sejtgerenda sinus

portalis triász v. centrális

sinusok benyílása

a. perilobularis

v. perilobularis

epecapillaris

Hering-csatorna

ductus interlobularis a. interlobularis v. interlobularis

14-13. ábra Májlebenyke szerkezetének részletei, térbeli ábrázolásban. A lebenyke keresztmetszeti képén a radier irányban elhe­ lyezkedő májsejtiemez-átmetszetekét („májsejtgerendákat”) figyelhetjük meg az azokat összekötő sejthidakkal. A májsejtlemezek között a sinusok futnak a lebenyke tengelyében húzódó v. centrális felé, ahová benyílnak. A lebenyke hosszmetszeti részén az epecapillarisok és a Hering-csatorna látható. A lebenyke felszínén a portalis (Glisson-) triász és annak elágazódása látszik Túltáplált egyéneknél a g liko gén először az I., majd a II. és III. zónában is lerakódik (normális tápláltságnál az I. zóná­ ban). Éhezésnél előszóra III. zónából, majd a II. és I. zónából bomlik le és fogy el, sőt elhúzódó éhezésnél az I. zónából is eltűnik.

14.3.2. A máj kötőszöveti váza

Cardialis cirrhosis. Szíveredetű keringési elégtelenség

A máj kötőszövetes állománya (a máj stromája) össze­ függő finom kollagén- és elasztikus rostok hálózatából áll, amelynek mennyisége a máj össztömegéhez viszo­ nyítva igen kevés.

okozta hypoxiában az acinus III. zónájának v. centrális köze­ li sejtjeiben a csökkent oxigénellátás miatt a sejtek degene­ rálódnak (zsírcseppek rakódnak le), és a májsejtek autophagocytosis áldozataiként elhalnak (cardialis cirrhosis). A klasszikus májlebenykében ez a terület a lebenyke közepé­ nek felel meg (cen trilo b u la ris necrosis).

Kötőszövetes tok. A máj felületét körülvevő vékony kötőszövetes tok (capsula hepatis, Glisson-tok) a máj ka­ punál befordul a máj állományába, ahol az erek mentén sokszorosan, faágszerűen elágazódik, és végül a legki-

AZ

E M É S Z T Ő R E N D S Z E R

NAGY

319

MIRIGYEI

{:;s: ■; ' v-;Qf ;,f 'j'!'® ’í

. .®

•* í*.s® • >9 ■ ,

"5?í

S

^ .ti,

■■1

.Ífejí • .* £

centrális

14-14. ábra Májlebenyke részlete (HE, 180x).

sebb ágaik a máj lebenykéket ölelik körül (septum interlobulare). A májlebenykék közötti kötőszövet (septum interlobulare, 14-11. ábra) finom kollagénrost-kötegekből és v. centrali! körülvevő rostok

rácsrostréteg a sinus köri

portalis kötőszöve

14-15. ábra A májszövet rácsrostjai. A rostok a májsejtek és a sinusendothel közötti résben (Qi§se-tér) alkotnak finom hálóza­ tot, és ezzel a májgererídak felszínét rajzolják ki (rácsrostimpregnáció, hematoxilin-festés, 170x ) .

kötőszöveti sejtekből áll (néhol lymphoid sejtek halmo­ zódhatnak fel). Ebben halad a portalis triász, valamint nyirokerek és idegek.

A máj szakadékonysága. A kötőszöveti interstitiumnak a hatalmas parenchymához viszonyított elenyésző volta miatt a májszövet igen sérülékeny. Ez balesetek, traumák alkal­ mával komoly veszélyt jelent (májrepedés és kiterjedt vérzé­ sek).

A máj lebeny kén belül III-as típusú kollagénből álló finom fibrillumok vékony kötegei figyelhetők meg elekt­ ronmikroszkóppal, ezek a fénymikroszkóppal kimutatha­ tó rácsrosthálózat (14-15. ábra) elemeinek felelnek meg. Ezen rostok szövedéke körülveszi a sinus falát, il­ letve a sinus és a máj sejtek felszíne közötti rést (Dissetér) tölti, ki (14-19. és 14-23. ábra). A rosthálózat a lebenyke szélén az interlobularis kötőszövettel, a köze­ pén pedig a véna centrálist körülvevő vékony kötőszövet­ tel áll kapcsolatban. Ez a finom rostrendszer alkotja a máj sejtek számára az alapvázat (stroma), biztosítva a májlebenyke mechanikai támasztékát.

14.3.3. A máj keringése A máj kettős vérellátása. A máj működése szem­ pontjából meghatározó, hogy vérellátását két helyről kapja. A máj lebenykékhez két ér, az a. hepatica propria és a v. portáé szállítja a vért, amely a máj sinusokban ke­

320 veredik. A vérellátás 75%-át a v. portáé által szállított vér teszi ki, amely a belekből, lépből és pancreasból jőve a májhoz oxigénben szegény, de tápanyagokban, vérsejtlebomlási termékekben és pancreashormonokban gazdag vért szállít. A májban egyre kisebb ágakra osztódva végül labirintikus sinusrendszert alkot, melynek közeit a májsejtek alkotják. A vérellátás másik forrása az oxigéndús vért szállító a. hepatica propria, ez a vér kb. 25%-át szolgáltatja. Részben a máj kötőszövetében futó képlete­ ket látja el, részben pedig a máj lebenykékben (a sinusok rendszerében) keveredik a portalis vérrel és azt oxigén­ ben gazdagabbá teszi. A sinusból a vénás vér az előbbi erektől topográfiailag függetlenül a v. hepatica gyűjtőrendszerén (v. centrális, v. sublobularis) keresztül veze­ tődik el a v. cava inferior felé. A májon belül tehát két, he­ lyileg ésfunkcionálisan egymástólfüggetlenül haladó érelágazódási rendszer van, az egyik az a. hepatica propria és a v. portáé elágazódási rendszere, a másik a v. hepatica gyűjtőterülete (14-16. ábra). A kettő a sinusokban kap­ csolódik össze, a véráramlás iránya pedig végig a májka­ pu felől a v. cava inferior felé halad. Az a. hepatica propria és a v. portáé ágai a máj na­ gyobb kötőszövetes sövényeiben többszörösen elágazód­ nak a. és v. interlobarisokra, majd a. és v. interlobularisokra (14-13. ábra). Az utóbbiak (a velük párhuza­ mosan futó epevezetékkel együtt a portalis triászt alkot­ va) a májlebenyke hosszirányában, a máj lebenyke szög­ leteinél haladnak és számos haránt irányban futó oldal­ ágat adnak le (a. és v. perilobularis) az interlobuláris kö­ tőszövetben. A v. perilobularisból leágazó kis ágak, be­ lépve a máj lebenykébe, a sinusokba torkollanak (a sinu­ sok mintegy a v. perilobularis tág capillarisaiként fogha­ tók fel). Az a. interlobularisból számos kis ág halad a máj kötőszövetes állományának ellátására. Az a. perilobu­ laris egyrészt közvetlen oldalágakat ad a sinusokba, más­ részt egyes ágak kitérőt tesznek, amennyiben hajszál­ erekre oszolva a ductus biliferus körül hálózatot képez­

AZ

E MÉ S Z T Ő R E NDS Z E R

NAGY

MIRIGYEI

nek (peribiliarisplexus, 14-13. ábra), és csak ezután ömlenek a sinusokba. A máj sinusok a lebenykén belül elhelyezkedő, tág és lyukacsos falú capillarisok, amelyek igen szoros kapcso­ latban vannak a máj sejtlemezekkel (14-17., 14-20. és 14-23. ábra). Egymással közlekedve, nagyrészt sugaras irányban orientált finom érhálózatot hoznak létre, amely a portalis vérellátási rendszert köti össze a véna hepatica rendszerével. Bennük a véráram a lebenyke szélétől a véna centrális felé halad. A véna hepatica rendszerébe torkollanak a sinusok, ennek első szakasza a v. centrális, amelynek vére a v. sublobularisba, majd a v. hepatica ágaiba összeszedődve a véna cava inferiorba vezetődik el. Az epeutak rendszere az a. hepatica propria és a v. portáé ágaival együtt halad, de az epe a véráramlás irá­ nyával ellentétesen, a. májkapu felé áramlik. A fő nyirokerek rendszere, mind a folyadékáramlás irányát, mind az erek topográfiáját illetően, az epeutakkal párhuzamos.

14.3.4. Májsinusok A sinusok capillarisszerű tágult véredények a májsej­ tek által alkotott lemezek között (14-17., 14-20. és 14-23. ábra). Faluk nem folyamatos, mert az endothelsejtek kö­ zött és magában az endothelrétegben is kisebb-nagyobb, szabálytalan nyílások vannak. A sinus belső felszínéhez kihorgonyozva és onnan a lumenbe csillag alakban be­ emelkedve intenzív phagocytosisra képes sejtek, az ún. Kupffer-sejtek találhatók (14-19., 14-20. és 19-23. áb­ ra). A sinusok külső felszíne finom rosthálózatot tartal­ mazó kötőszövetes rés (Disse-tér) közvetítésével minde­ nütt érintkezik a májsejtekkel (14-17., 14-19. és 14-23.

14-16. ábra

m

Májlebenyke vérellátása vázlato­ san. A színes nyilak a keringés irá­ nyát mutatják. A v. portae-ból, illetve az a. hepaticából származó vér a v., illetve a. interlobularisba, majd en­ nek elágazásaként a v., illetve a. perilobularisba jut, ahonnan a májsi­ nusokba folyik. A sinusokból a vér a v. centrálisban, majd ennek folytatá­ sában a v. sublobularisban gyűlik össze, innen a v. hepatica rendszeré­ be vezetődik el.

AZ

E M E S Z T 0 RENDSZER

NAGY

321

MIRIGYEI

?•• í » ‘ s

Sinus keresztmetszete elektronmikroszkópos felvéte­ len. Figyeljük meg a vékony és helyenként megszakított endothelsejtréteget, alatta a Disse-teret a májsejtek mikrobolyhaival (5580x ) .

ábra). A sinus szerkezetének finomabb részleteit az elektronmikroszkópos vizsgálatok tisztázták, ezeket az alábbiakban ismertetjük. Az endothelsejtek lényegében olyan lelapult sejtek, melyek csak helyenként képeznek egymással sejtkapcso­ latot. Közöttük 0,1-0,5 pm nagyságú, szabálytalan alakú intercellularis hézagok vannak (nem folyamatos endo­ thel). Az endothel alatt lamina basalis csak nyomokban

’

f» * •

*

e •

,® 0

Phagocytosis Kupffer-sejtekben. Kísérleti állat (patkány) vérkeringésébe juttatott tusszemcsék néhány perc alatt a máj Kupffer-sejtjeibe vevődnek fel és kirajzolják azokat a metszeti képen fekete szemcsék, foltok alakjában (HE, 180 x ).

található. Nemcsak az endothelsejtek között vannak hé­ zagok, hanem maga az endothelsejt is több helyen átlyuggatott (14-17. és 14-23. ábra). Ezek a nyílások inkább csoportosan találhatók meg az endothelsejt perifériás ré­ szén, eltérő átmérőjüek és nem azonosak a típusos fenesztrált endothel szabályos, diafragmával rendelkező kerek pórusaival. A nem folyamatos, átlyuggatott, lami14-19. ábra Kupffer-sejt részlete lysosom ákkal, elektronmikroszkópos felvé­ tel (11 100 x).

dER

sinusendothel

rácsrostok fibrillumai

májsejt

322

AZ

májsejt magja

sinus

sinus

E M E S Z T 0 RENDSZ ER

májsejt magja

NAGY

MIRIGYEI

14-20. ábra Májsejtek finomabb szerkeze­ te félvékony m etszeteken. A: a tol uid in kékkel festett metszeten a májsejtek cytoplasmájában a durva felszínű endoplasmás reticulum (dER) sötét foltokként lát­ szik (930 x ) . B: a perjódsavSchiff- (PÁS) reakcióval festett félvékony metszet a glikogénme­ zők eloszlását mutatja püspöklila színben. A sinusban egy Kupffersejt látható (1 2 0 0 x)

na basalissal gyakorlatilag nem rendelkező endothel sza­ bad közlekedést enged meg a májsejt és a vér között, nemcsak kismolekulájú anyagok, hanem fehérjék, sőt lipoprotein- részecskék számára is. A Kupffer-sejtek nyúlványos, sokszor csillag alakú, a sinus lumenébe benyúló sejtek (14-19., 14-20. és 14-23. ábra). A KupfTer-sejt az endothelsejtek közé illeszkedik, azonban azokhoz nem kötik sejtkapcsoló struktúrák. Alakjuk, helyzetük és az endothelsejtekhez való viszo­ nyuk állandóan változhat. Aktív phagocytq tulajdonsá­ gának megfelelően a szokványos sejtorganellumokon kí­ vül sok bennük a lysosoma és a phagosoma (14-19. áb­ ra). A Kupffer-sejtek kísérletesen könnyen kimutathatók vitális festékek (tus, tripánkék) intravénás injekciójával, mert a sejtek a vitális festék kolloidális részecskéit né­ hány percen belül felveszik és kiszűrik a vérből. A ré­ szecskékkel megrakott Kupffer-sejtek szövettani metsze­ ten könnyen azonosíthatók (14-18. ábra). A Kupffer-sejt a diffúz mononuclearis phagocytarendszerhez (MPS) tartozik és csontvelő eredetű vérmonocytákból szárma­ zik. A szervezetnek az idegen részecskékkel (pl. a bél­ rendszerből esetleg bejutó baktériumokkal, parazitákkal) szembeni védelmében kiemelkedő szerepet játszik, de ugyanígy fontos tényező a lép macrophagjai által nem ki­ szűrt vörösvértestek eltávolításában, lebontásában. Ez a sinus

lto-sejt

funkció erősen fokozódik splenectomia (lépeltávolítás) után. ami akkor esszenciális a vörösvértestek számára. A phagocytarendszer erős ingerlésekor a Kupffer-sejtek száma jelentékenyen megnő, részben a helyi Kupffersejtek osztódásával, részben pedig a monocytákból törté­ nő pótlódással. Mint az MPS tagja, jelentős szerepet visz a szervezet immunvédekezésében is. A máj szűrő szerepe. A sinusokon átfolyó vér a májszövet grammjára vonatkoztatva kb. 1 millió Kupffer-sejttel kerül kapcsolatba. Tekintve, hogy a májon percenként a véna portáé révén kb. 1 liter, az artéria hepaticából kb. 350 ml vér áramlik át, felbecsülhető, hogy a máj igen fontos bioló­ giai szűrőként működik a vérkeringésben.

Disse-tér (perisinusoidalis tér). Az endothel és a máj sejt felszíne közötti Disse-tér keskeny rés, amelybe a májsejtek mikrobolyhai nyúlnak bele. Az endothel gya­ korlatilag lazán támaszkodik ezeknek a mikrobolyhoknak a tetejére (14-17., 14-19. és 23. ábra). A vér és a máj­ sejtek közvetlen érintkezése a Disse-térben teszi lehetővé a máj sejt és a vér igen szoros funkcionális kapcsolatát, a máj sejt itt vesz fel és ad le anyagokat a vérbe. A máj fi­ nom rácsrosthálózata is nagyrészt erre a térre lokalizáló­ dig az ezüstimpregnációval feltüntetett rácsrostok mint­ egy körülrajzolják a máj sejtlemezeket (14-15. ábra). A Disse-témek jelentős sejtes elemei az ún. lto-sejtekn Az lto-sejtek (más néven perisinusoidalis sejtek, csil­ lagsejtek vagy lipocyták) többnyire máj sejtek zugaiban található, nyúlványos, zsírcseppeket tároló sejtek (14-21. és 14-23. ábra). Zsírcseppjeikben a bélből rezorbeált A-vitamint tárolják, amely innen retinol formájában mo­ bilizálódva és vivő fehérjéhez (RBP) kötődve a vér útján a retina pigmenthámjához jut, ott pedig a rodopszinba be­ épülő 11-cisz-retinállá alakul át. Az lto-sejtek másik funkciója a májlebenyke mechanikai vázát adó intralobularis kötőszöveti rostok termelése. Az lto-sejtek patológiai szerepe jelentős. Krónikus máj-

14-21. ábra lto-sejtek félvékony metszeten. A sinusok alatt (vagy kö­ zött) jól felismerhetők a zsírcseppeket tartalmazó, habos cytoplasma-szerkezetű lto-sejtek (toluidinkék-festés, 950x ) .

gyulladásban és cirrhosisban a környező sejtekből felsza­ baduló cytokinek hatására aktiválódnak és myofibroblastokká differenciálódnak. Lipid- és A-vitamin tároló képessé­ gük háttérbe szorul, helyette nagy m e n n y is é g b e n l-es é s lll-as típ u s ú k o lla g é n t szin te tizá ln a k , é s adnak le a perisi-

AZ

E M É S Z T Ő R E N D S Z E R

dER

NAGY

323

MIRIGYEI

mitochondrium

peroxysoma

I

\ v:, 'm m g m M ájsejtrészlet elektronm ikro­ \ = • szkópos felvételen. Figyeljük

/ /

I S I V V ; v

vV

pN

-

'

/

■

‘

r' ^

.

*

\

V

'

■

14-22. ábra

glikogénmezők

I

•

■ -

T 1-

* V :V

'

' k

in 'CD t

F

*£v

V te .4 $

.• 'M **.«*■*-■

20.1.1.2. PARS TUBERALIS

* nsuroszekréciós rost

ÁJCS7, kerek, egyenletes eloszlású basophil sejtekből épül fel, amelyek elsősorban gonadotrop hormonokat (LH-1 és FS//-t) termelnek. Ezen a területen haladnak át a mellsőlcbeny felé a portalis vénák (lásd alább).

'

\

v

? *» * 1r 5*

%

•>. , '• -

20.1.1.3. KÖZÉPSŐ LEBENY (PARS INTERMEDIA) Aránylag keskeny sáv a mellső és a hátsó lebeny hatá­ rán. Szabálytalan elrendezésű basophil sejtkötegek építik fel, melyek között hámmal bélelt, eosinophil kolloiddal telt kicsi, folliculusszerü üregek találhatók (20-4. és 20-5B ábra). Emberben a középső lebeny szerepe nem kellően tisztázott. Alacsonyabbrendű gerinces fajokban a basophil sejtek a-MSIT-1, a- és fi-endorfint tartalmaznak. A hypothalamus felől dopamintartalmú idegrostok vég­ ződnek a sejtek között.

20.1.2. Neurohypophysis A hátsó lebenyként is nevezett neurohypophysis fő tö­ megét a hypothalamicus magnocellularis rendszerből jövő axonok alkotják, amelyek az eminentia mediana zó­ na intemáján és az infundibulumon (hypophysisnyélen) keresztül lépnek a hátsó lebenybe. Megközelítőleg 100 000 velőhüvely nélküli idegrost végződik itt fenesztrált capillarisok szomszédságában. Ezekben tárolódik, és innen szabadul fel, majd jut az általános keringésbe az oxitocin és a vazopresszin (ADH, antidiuretikus hor­ mon). Mindegyik 9 aminosavból épül fel, ezért nonapeptideknek nevezzük őket. Hordozó fehérjéik, az ún. neurofizinek, Gömöri-féle krómhematoxilin-floxin-festéssel fénymikroszkóposan láthatóvá tehetők. Ezek az idegros­ tok egyes helyein összetorlódva azokat kiboltosítják és

\

V

1

*% •

•

* ■*t

20-9. ábra

\ ;

’• * * ■ % »

Neurohypophysis részletének fénym ikroszkópos ké­ pe. A képen egy axon látható a neuroszekrétumot tartalma­ zó varicositasokkal (Gömöri-féle festés a neuroszekrétum feltüntetésére, 520x ).

fénymikroszkóposan durva rögökként látszanak (20-9. ábra, Herring-testek). Az idegrostok között módosult gliasejteket, pituicytákat találunk (20-5B ábra). A hátsó lebenybe belépő velőhüvely nélküli idegros­ tokban a szekrétum 100-200 nm átmérőjű, membránnal határolt szekréciós granulum ok formájában van jelen (20-7. ábra). A fenesztrált endothellel rendelkező capil­ larisok közelében végződő axonterminálisok különösen nagy mennyiségben tárolhatják a szekréciós granulumokat. Ugyanitt 40-60 nm átmérőjű synapticus vesiculák is előfordulnak.

20.1.3. A hypophysis vérellátása Az adenohypophysis vérellátása speciális sajátságo­ kat mutat. A felső hypophysis artériákból származó capillarishurkok benyomulnak az eminentia mediana felü­ letes zónájába, ahol dugóhúzószerü erek ún. elsődleges capillarisfonatot képeznek. Ezeknek a capillarisoknak a szomszédságában végződnek a hypothalamusban talál-

ENDOKRIN

441

RENDSZER

ható hypophysiotroph neuroszekréciós neuronok axonjai, ide ürítve hormonjaikat. Ezek a capillarisok hosszú vénákba mennek át, amelyek a nyélen át belépve a mellső lebenybe újra capillarisokra oszlanak és (a véna portáé májbeli eloszlásához hasonlóan) másodlagos capillarisfonatot képeznek. Ezért nevezzük a mellső lebenybe be­ lépő ereket portalis ereknek. Az alsó hypophysis artériák a középső és a hátsó lebenyt látják el. Rövid portalis vé­ nák innen is beléphetnek a mellső lebeny középső le­ bennyel határos zónájába, amelynek szabályozása így el­ tér a mellső lebeny többi részétől. A hypophysist elhagyó vénák a sinus cavemosusba ömlenek. A hypophysishormonok élettani hatása és néhány kli­ nikai vonatkozása. A hypophysisből felszabaduló hormo­

FSH: nőkben az ovarialis tüsző növekedését, férfiakban a spermiogenesist stimulálja. LH: nőben az érett (Graaf-) tüsző kialakulását idézi elő, majd kiváltja az ovulációt, férfiakban a tesztoszteron terme­ lését serkenti.

Oxitocin: összehúzza a méh simaizomzatát, ezért különö­ sen fontos szerepe van a szülés folyamán. Szoptatás alatt az emlőmirigy myoepithelialis sejtjeinek összehúzódását és a tej kilövellését segíti elő. Vazopresszin: nagyobb mennyiségben az erek simaizom­ zatát kontrahálja, ezért vérnyomásemelő hatású. Élettani körülmények között a vese gyűjtőcsatornákból a víz vissza­ szívását segíti elő, tehát a vizelet mennyiségét csökkenti (antidiuretikus hatású, ezért másik neve: antidiuretikus hor­ mon, ADH). Hiányában nagy mennyiségű vizelet ürül (diabetes insipidus).

nok hatását az élettan tárgyalja részletesen, itt azt csak igen röviden tekintjük át (20-2. ábra).

STH: legfeltűnőbb hatása, hogy serkenti a hosszú csöves csontok epiphysis porckorongjában a sejtek proliferációját a máj és a vese által termelt szomatomedinen keresztül. Túlzott termelődése a pubertás előtt óriásnövést (gigantismus), pubertás után pedig a kiálló testrészek (állkapocs, orr, ujjak stb.) növekedését (acromeglia) idézi elő, hiánya törpeséget okoz.

LTH: a terhesség alatt serkenti az emlőmirigy növekedését, proliferációját, szoptatás alatt a tejelválasztást és az anyai magatartást. Férfiakban szerepe kevéssé tisztázott, túlzott termelése (hyperprolactinaemia) mindkét nemben hypogonadismushoz vezet. Nőknél nincs ovulatio.

ACTH: a (B-lipotropinnal együtt egy nagyobb molekulájú prekurzorból (proopiomelanokortin, POMC) hasad le. A (3-lipotropinból származik az a-MSH és a (3-endorfin. Az ACTH a mellékvesekéreg glukokortikoidok és szexuálszteroidok, kevésbé hatásosan az aldoszteron termelését serkenti.

TSH: az LH-hoz és az FSH-hoz hasonlóan a- és p-láncből épül fel. A három hormonban az a-lánc közös, míg a (3-lánc az adott hormonra specifikus. A TSH a pajzsmirigy által ter­ melt hormonok szintézisét és felszabadulását serkenti.

20.2. PAJZSMIRIGY (GLANDULA THYREOIDEA) Pajzsszerüen öleli körül a gége alsó részét és a lég­ cső kezdeti szakaszát. Két lebenyét, amelyek kb. 5 cm hosszúak, középen a 2-4. trachealis porcok magasságá­ ban az isthmus köti össze. A pajzsmirigy közvetlenül a membrana buccopharyngea mögött a középvonalban le­ felé növekvő ductus thyroglossusból fejlődik, és így parenchymája entodermalis eredetű. Ebbe az entodermalis telepbe ganglionléc eredetű sejtek vándorolnak be, melyekből a parafollicularis sejtek fejlődnek. A pajzs­ mirigy három hormont ürít az általános keringésbe: trijód-tironint, tetrajód-tironint vagy tiroxint (T4) és kalcitonint. Általános szerkezet. A pajzsmirigy fénymikroszkó­ pos szerkezetét a 20-10. ábra mutatja. A mirigyet kötő­ szöveti tok borítja, amelyből sövények nyomulnak a 20-10. ábra

#

Pajzsmirigy átnézeti képe (HE, 9 2 x).

folliculusok

kötőszöveti sövény

442

ENDOKRIN

RENDSZER

/

V

■r. /

t,

’

x«

r

\\*

*

•

*

i

*

% *

f i

« ^

*

^

, %
■^ •

V

> •.

I *# • *i* £ *

**

# •#

é •> "

*

® f

* # ■«k ' á*. • * • ©*, s

*«** . *

• ' » . v

a®

'

. .

I

#

• ^

%

■■ * '**

< ? . • ;

c í

'.

w *, m

V

20.4.2. Velőállomány (medulla)

•® ©, 7^ f* ® %•

. ,*

A

* 0*

biÍ

• ' •. * ' * %■ "

• ;J ' •' ** ' O 0 %9" •

*

csenek. A szteroid hormonok akkor szintetizálódnak és ürülnek, amikor szükség van rájuk. Szintézisükhöz a nyersanyagot a koleszterin szolgáltatja, amelyet LDL (low density lipoprotein) formájában a sejtek receptormediált endocytosissal vesznek fel a vérből. A koleszte­ rinészterek kisebb-nagyobb zsírcseppek alakjában táro­ lódnak a cytoplasmában. A szteroidhormon-szintézis en­ zimjei részben a jól fejlett sima felszínű endoplasmás reticulum, részben pedig a mitochondriumok membrán­ jában lokalizálódnak. Ez a biokémiai jellegzetesség a mitochondriumok elektronmikroszkópos szerkezetében is tükröződik, amennyiben a belső mitochondriummembrán cristák helyett vesiculákat és tubulusokat képez (vesicularis és tubularis mitochondriumok). Fejlett Golgi-apparatus, lysosomák és gyakran lipofuszcin pig­ mentszemcsék jellemzik még a kéregsejteket.

® * w ©® •V. * f ^

).! » l e

J* © m ®

K •‘*v * -*

• -

.

-

*

1 ^

* « v ^ ^ K\

1

.* : -^1' • %

^

. * *

* .v .

2

* 1

20-18. ábra

A velőállományt (20-16. ábra) nagy hámjellegű sej­ tek építik fel, amelyek szabálytalan, hálózatos gerendák­ ba vagy kisebb csoportokba rendeződve sinusokat vesz­ nek körül (20-22. ábra). A sejtekben kerek, laza szerke­ zetű sejtmagot találunk, cytoplasmájukban pedig finom szemcsézettséget, amely a sejtek által termelt váladékot tartalmazza (20-21. ábra). A granulumokban jelen lévő katecholaminok krómsók hatására barnás pigmentté oxi­ dálódnak, ez az ún. chromaffin reakció a velőállomány sejtjeinek legrégibb kimutatási módszere. Ennek nyomán a velőállomány sejtjeit chromaffin sejteknek nevezték

Fénymikroszkópos részletek a kéregállományból. A: Zóna glomerulosa, B: zóna fasciculata, C: zóna reticularis (HE, 290X).

el. A chromaffin sejtek szekréciós granulumai elektronmikroszkóppal 100-300 nm átmérőjűnek bizonyultak, membránnal határolt, sötét szemcsék (20-21. ábra). Ad­ renalint (epinefrint) vagy noradrenalint (norepinefrint), továbbá vivőfehérjéket (kromograninokat), ATP-t, encefalinokat és egyéb anyagokat tartalmaznak. A chromaffin sejtek között tág sinusrendszer helyezkedik el; a sinusok

446

ENDOKRIN

RENDSZER

sejtmag

lipidcsepp

mitochondrium

20-19. ábra A zóna glomerulosa egy sejtjének átnézeti elektronmikroszkópos képe (13 600x ).

lipidcsepp mitochondrium

sER

sejtmag

A zóna fasciculata egy sejtjének átnézeti elektronmikroszkópos képe. A sejt cytoplasmáját jelentős számú lipidcsepp tölti ki, közöttük néhány sötét granulumként lysosomák vannak jelen (10 800 x ).

ENDOKRI N

447

RENDSZER

dER

Golgi-apparátus

chromaffin granulumok

e

20-21. ábra Chromaffin sejt a velőállom ányból, elektronm ikroszkópos kép (8200x ).

részben a kéreg sinusainak közvetlen folytatásai (20-22. ábra), részben a kérgen átfutó arteriolák mennek át itt si­ nusokba. Az adrenalint termelő sejtek inkább az előbbi­

ek, a noradrenalint tartalmazók pedig inkább az utóbbiak körül találhatók meg. A chromaffin sejteken praeganglionalis, acetilkolin neurotranszmitterrel működő sympa-

sinus endothel magja kérgi sinus kéregállomány z. reticularisa (velőhöz közeli sejtek) velősinus

a velőállomány chromaffin sejtjei

20-22. ábra

"

^

^

•

A kéreg- és velőállom ány határa mellékvesében (felVékQny metszet, tol uid in kék-festés, 1100 x). Figyeljük meg az erek áthaladását a kéreg- és velőállomány között.

448

ENDOKRI N

thicus rostok végződnek. Megemlítjük, hogy chromaffin sejtcsoportok a mellékvese velőn kívül sympathicus ganglionok közelében is előfordulhatnak ún. paraganglionokat képezve.

RENDSZER

Addison-kórban kiesik mind a gluko-, mind a mineralokortikoidok termelése. A mellékvesevelő-hormonok túltermelé­ se rohamokban jelentkező magas vérnyomást eredményez, és magas vércukorszinttel jár (pheochromocytoma: chrom­ affin sejtek tumora).

Vérellátás. Az artériák elsősorban a mellékvesét borító fej­ lett kötőszövetes tok felől érik el a szervet. Az artériák szok­ ványos capillarisokat adnak a tokhoz, majd azt átfúrva a tokból leváló septumok mentén haladnak. Az arteriolák egy része a septumokból kilépve fenesztrált kérgi sinusokban folytatódik, az arteriolák másik része a septumokon csak át­ halad, és a velőben folytatódik fenesztrált sinusokban. A vér a kéregből is a velő felé folyik, ahol egy nagy centrális vé­ nába gyűlve a hiluson át távozik.

A mellékvese kéreg- és velőhormonok néhány élettani és klinikai vonatkozása. Az aldoszteron a vese distalis tubulusában Na+-t konzervál és K+-t ürít. Túltermelése (Conn-szindróma) esetén az ionháztartás felborul. A glukokortikoidok jelentős hatással bírnak elsősorban a szénhid­ rát-anyagcserére, emellett gyulladáscsökkentő és immunszuppresszív hatásúak. Gyógyászatban a glukokorti kői dó­ kat gyulladáscsökkentő hatásuk miatt kiterjedten alkal­ mazzák. Túltermelésük idézi elő a Cushing-szindrómát. A szexuálszteroidok mennyisége nagyon alacsony, csak kó­ ros körülmények között van jelentőségük. Túltermelésük idézi elő az adrenogenitalis szindrómát leánygyermekben (virilisatio).

acervulus cerebri ~

pinealocytákból álló sejtfészek (rozetta)

—

2 0 -2 3. ábra Corpus pineale (HE, 1 9 0 x).

20.5. TOBOZMIRIGY (CORPUS PINEALE) A diencephalon 6-8 mm hosszú, toboz alakú kinövése a thalamus hátsó medialis felszínén. Az evolúció során eredetileg fényérzékelő szervként jelenik meg („fejtető­ szem”), amely mind endokrin, mind neurális jeleket bo­ csát ki. Emlősökben, így emberben is az endokrin funk­ ció a fejlettebb, ennek révén a szerv részt vesz az életrit­ musok szabályozásában. A pinealis idegszövetet alkotó sejtek a pinealocyták, neuroglia és idegsejtek. A pinealocyták kötegeket, rozettákat alkotnak, magjuk kerek, cytoplasmájuk halvány, sejtorganellumokban szegény (20-23. ábra). A sejtek nyúlványai az erek felé neurohormonális végződéseket alkotnak vagy a pinealis neuronokkal képeznek axodendriticus synapsisokat. A synapsisok emlékeztetnek a retinalis neuronok között található egyes synapsisokra (synapticus lécek, glutamáttal történő ingerületátadás).

ENDOKRIN

449

RENDSZER

pineal is neuron r h é É f1 ' jf

Is* J •É * ,

•

r ,

:•

• ?

20-24. ábra

#

Zenker-formol fixálás után Mallory-Azan-festéssel az A(a)-, B(P)- és D-sejtek különíthetők el: A nagyobb A-sejtek vörösek, ezek képezik az összes sejt 15-20%-át, glukagont termelnek, és inkább a szi­ get perifériáján helyezkednek el. • A kisebb B-sejtek bamásnarancs színűek, inkább a sziget centrumában találhatók, számuk a legnagyobb, 70% körül van, inzulint termelnek. A D-sejtek kék színűek, az összes sejt 5-10%-át képe­ zik, szomatosztatint termelnek.

Pinealis neuron humán epiphysisben (Bielschowskyezüstimpregnáció, 430 x ).

A hormonális funkciónak megfelelően a corpus pineale állományában tág fenesztrált capillarisokat találunk. A gliasejtek a központi idegrendszer astrocytáihoz hasonlí­ tanak, magjuk sötét festődésű. A pinealis neuronok (20-24. ábra) axonja a habenulákban futó tractus pinealisba lép, és többek között a nucleus habenularis medialisba, a pretectalis magokba és a hypothalamusba kö­ vethető. Az életkor előrehaladtával a szervben sötétre festődő, kisebb-nagyobb képletek (acervulus cerebri, agyhomok) jelennek meg, amelyek szerves alapvázú koncentrikus rétegekbe lerakodott Ca2+- és Mg2+-sókat tartalmaznak. Fényérzékelés. Alacsonyabbrendű gerincesekben a fotoreceptorfunkciójú pinealocytáka koponyán átszurődőfény­ re reagálnak. Emlősökben a mai álláspont szerint a szerv közvetlen fényérzékeléssel nem rendelkezik, és a környezet napi (circadialis) és évszakos (circannualis) fényingadozá­ sáról a retina közvetítésével kap információt. A fényinformá­ ció alapján a corpus pineale a szervezetben genetikailag is meglévő ritmusokat adaptálja a környezethez. Az adaptáció részben neurális, részben hormonális kijelzéssel történik (gyors, illetve lassú szabályozás). A hormonális szabályo­ zást elsősorban a pinealocyták által termelt melatonin vég­ zi, de számos más hormonszerű anyagot is kimutattak. Al­ vás alatt, sötétben a vér melatoninszint magasabb, mint éb­ renlét alatt, megvilágított környezetben.

A többi kis sejt nem festődik ezzel az eljárással. Ezek között találjuk: m a Dl-sejteket, amelyek VIP-Qt, az F-sejteket, amelyek PP-t (pancreas-polipeptid), és az E C (enterochromaffm) sejteket, amelyek szekretint, motilint és P-anyagot termelnek. D l- és ECsejtek a szigeten kívül az exokrin végkamrák falában és a kivezetőcsövek hámsejtjei között is megtalálha­ tók. Ezüstözéssel az A -sejtek tüntethetők fel szelektíve (20-25. ábra). Az egyes hormonokat termelő sejtek kor­ szerű kimutatási módja a specifikus ellenanyagokkal végzett immuncitokémia. A sziget sejtjeinek elektron­ mikroszkópos képe általában hasonlít a polipeptid hor­ monokat termelő egyéb sejtekre. A-sejt

20.6. LANGERHANS-SZIGETEK (INZULÁRIS APPARÁTUS) A pancreas külső elválasztású lebenykéi közé ágya­ zott, halvány festődésű, 100-200 pm átmérőjű, kerekded, szigetszerűen elhelyezkedő sejtcsoportokat nevezzük Langerhans-szigeteknek. A pancreasban több mint 1 mil­ lió sziget található, számuk legnagyobb a pancreasfarokban, a mirigy összsúlyának 1-2%-át teszik ki. Szövettani felépítés. A halvány festődésű Langerhans-szigetek az erős basophiliát mutató exokrin pancre­ as állományában szövettani metszeten könnyen felismer­ hetők (14-9. ábra). Környezetüktől finom, reticularis rostokból álló kötőszövet választja el. A szigeteket kis kerek vagy polygonalis sejtekből felépülő gerendák, sejtcsoportok építik fel, köztük feneszrált capillarisokkal. A sziget sejtjei között alaptípusokat különíthetünk el (A-, B-, D-, D l-, EC- és F-sejtek).

náció, Petkó Mihály anyagából, 660x ).

450 A pancreashormonok néhány élettani és klinikai vo­ natkozása. A pancreashormonok általában anyagcsere-fo­ lyamatok szabályozásában vesznek részt. Az inzulin hatását elsősorban a májban, a harántcsíkolt izomban és a zsírszövetben fejti ki. Serkenti a glukózfelvé­ telt a keringésből, a sejtekben a glukózlebontást és -táro­ lást, a glukóz foszforilálását, valamint foszforilált glukózból a glikogén szintetizálását. Hiánya cukorbetegséghez (diabetes mellitus) vezet (magas vércukorszint és glukóz a vizelet­ ben). Az inzulin helyi hatása, hogy stimulálja a pancreas exokrin szekrécióját.

ENDOKRIN

RENDSZER

A glukagon a májsejtekre hat. Serkenti a glukózleadást a vérbe, a glukoneogenezist és a glikogenolízist a májban, te­ hát növeli a vércukorszintet. A szom atosztatin identikus a hypothalamicus eredetű szomatosztatinnal. A Langerhans-szigetben inhibitor. Valószí­ nűleg gátolja az inzulin és glukagon termelését. A PP serkenti a gyomorfundus-mirigyek fedő sejtjeinek só­ savéivá lasztását, gátolja az epetermelést, a bélmotilitást és a pancreas exokrin szekrécióját.

21 . Idegrendszer Vígh Béla

21.1. KÖZPONTI IDEGRENDSZER A központi idegrendszerből a gerincvelő szöveti szer­ kezetét, a kisagykéreg és a nagyagykéreg szerkezetét, va­ lamint a plexus choroideus és az agyhártyák felépítését tárgyaljuk.

21.1.1. Gerincvelő (medulla spinalis) A gerincvelő átlag 45 cm hosszú, ujjnyi vastag agy­ részlet (gerincagy). Átmérője az általa ellátott terület nagyságától függően változik, vége elvékonyodva, mint filum terminálé fut a gerinccsatornában. A gerincvelőt elől a fissura mediana anterior vágja be, hátul felszínes árok a sulcus medianus posteríor van. Dorsolateralisan az érzőrostok lépnek be, ventrolateralisan pedig a moto­ ros gyökerek lépnek ki (21-1. ábra). A gerincvelő keresztmetszeti képe. Középen, „H”

alakban helyezkedik el a szürkeállomány, amelyet a fel­ színes fehérállomány vesz körül (21-2A ábra). A szürkeállomány dorsalis részét keresztmetszetben hátsó szar­ vaknak, a ventralisat elülső szarvaknak nevezzük. A ge­ rincvelő háti szakaszán oldalsó szarvak is vannak. A szürkeállomány közepén az agykamrák üregének folyta­ tásaként találjuk a canalis centrálist, amelyet ependymasejtek bélelnek. A dorsalis szürkeállomány-területek érző, a ventralisak motoros működésűek. A canalis cent­ rális körüli állomány zsigeri jellegű (pl. az oldalsó szarv), a canalis centrálistól távol eső sejtek (hátsó és elülső szarv) szomatikus működésűek. A fehérállomány elülső, oldalsó és hátsó kötegre (funiculusra) osztható, ahol fel- és leszálló pályák haladnak. A nyaki gerincvelő keresztmetszetére a kiterjedt elülső szarvak jellemzők, a hátsó kötegben medialisan a fasciculus gracilis, lateráli­ sán a fasciculus cuneatus húzódik. A thoracalis szelvé­ nyekben az elülső szarv kicsi és oldalszarvat is találunk, a hátsó köteget innen lefelé csak a fasciculus gracilis fog­ lalja el. A lumbalis és sacralis szelvényekben szintén az elülső szarvak kiterjedtek.

21.1.1.1. A GERINCVELŐ SZÜRKEÁLLOMÁNYA

albus

21-1. ábra Gerincvelő, gerincvelői idegek, séma.

m

A szürkeállomány sejtjei lehetnek efferens, afferens és asszociációs neuronok. Az efferens vagy motoros sej­ tek az elülső, illetve az oldalsó szarvban találhatók, axonjuk az elülső gyökérben hagyja el a gerincvelőt. A nagy elülső szarvi sejtek (a-motoneuronok) szomatomotorosak. Mindkét oldalon mintegy 200 ezer ilyen sejt van. A kisebbek (y-motoneuronok) az izomorsókat idegzik be. A viszceromotoros sejtek közül a sympathicusak az oldalsó szarvban vannak a C8-L2 szelvények között (nucleus intermediolateralis). A parasympathicusak az oldalszarv tövének megfelelő területen, de az S1-S4 szelvényekben (nucleus intermediomedialis). Az afferens sejtek pályákat alkotnak. A legrövidebb pályák (fasciculi proprii) a szomszédos szelvényeket kö­ tik össze, a hosszabbak az agytörzsbe mennek. Az asszociációs vagy saját sejtek sokféle néven szere-

452

I D E G R E N D S Z E R

hátsó gyökér

hátsó köteg

septum posterius

hátsó szarv

canalis centrális

oldalsó köteg

elülső szarv

elülső köteg

fissura mediana anterior

elülső gyökér

funiculus posterior Lissauer-köteg

» zóna marginális 3) ) y

tractus corticospinalis laterális

\ y

Th/\

x

\ > A

X. c

\

\

\

a

\ \

\

—m tractus spinocerebellaris 'k dorsalis

tractus rubrospinalis tractus spinocerebellaris ventralis

tractus spinothalamicus laterális

tractus spinothalamicus laterális tractus spinoolivaris és olivospinalis tractus spinotectalis tractus vestibuloés reticulospinalis

tractus corticospinalis anterior

tractus spinothalamicus anterior

21-2. ábra A: Gerincvelő keresztm etszetének átnézeti képe (velőshüvely-festés, 2 4 x ). B: Gerincvelő anatóm iailag és funkcio­ nálisan fontos területei.

453

I DEGRENDSZER

pelnek, de közös jellegzetességük, hogy a szürkeállo­ mányból nem lépnek ki (intemeuronok). Ilyenek pl. a Renshaw-sejtek, amelyek motoros sejteket kapcsolnak össze élettanilag gátlóan. A szürkeállomány rétegzettsége. A szürkeállományt laminákra szokás osztani (21-2B ábra), ami különösen a hátsó szarv végén megközelíti a természetes koncentri­ kus szerkezetet: a canalis centrális körül az idegrendszeri önregulációs (lásd alább), ekörül zsigeri regulációs kör van, aminek ventralis és dorsalis részén sapkaszerüen ül­ nek a legkülső kör tagjai, az elülső és hátsó szarv szoma­ tikus reguláló rendszere. Az első hat lamina a hátsó szarvban van. Az első lamina (zóna marginális, zóna spongiosa) sejtjei collateralisokat kapnak a primer szen­ zoros rostoktól, és axonjukat a következő réteg sejtjeihez küldik. A második lamina (substantia gelatinosa) kisebb sejteket tartalmaz, amelyek kölcsönös synapsisaikkal a beérkező információt felerősítik. A harmadik lamina közepes nagyságú sejtjei szintén kapnak primer érző collateralisokat és leszálló rostokat, gátló működésűek. A negyedik, ötödik lamina nagyobb neuronokat tartalmaz (nucleus proprius columnae posterioris). A hatodik lami­ na magasságában, medialisan található a Clarke-oszlop (nucleus thoracicus), ahonnan a tractus spinocerebellaris dorsalis indul. A hetedik lamina (zóna intermedia) terü­ letén találjuk a nucleus intermediolateralist és intermediomedialist, a vegetatív kilépő rostok perikaryónjait. A canalis centrális körül található a tizes lamina (centrális szürkeállomány), amelyben az ependyma alatt liquorérzéksejtek (liquorkontakt neuronok) találhatók. A nyol­ cadik és kilencedik lamina az elülső szarv területén van. A nyolcas medialisan commissuralis sejteket tartalmaz, míg a nagy motoros multipoláris sejtek a kilences laminát alkotják.

sejtekhez. Ilyen a tractus reticulo- és rubrospinalis az oldalkötegben, a tecto-, vestibulo- és rubrospinalis, valamint a fasciculus longitudinális medialis az elülső kötegben. A le­ szálló vegetatív pályák közül ismert a vasoconstrictor pálya, amelyik az oldalsó pyramispályától ventralisan fut a vegeta­ tív gerincvelői magokhoz (a nyúltagyi vasomotor központ­ ból). A felszálló pályák közül említettük a hátsókötegi Goll- és Burdach-köteget (fasciculus gracilis és cuneatus), valamint a tractus spinocerebellaris dorsalist, amelyik az oldalsó köteg szélén dorsalisan halad, tőle ventralisan fut a tractus spinocerebellaris ventralis. Ugyancsak az oldalsó kötegben, medialisabban fut a tractus spinothalamicus laterális, az elülső kötegben a spinothalamicus ventralis.

21.1.1.3. CANALIS CENTRÁLIS A canalis centrális falát alkotó ependymasejtek nyúl­ ványai a pia mater alatt végtalpaikkal egységes lemezt képeznek. Az ependymasejtek között bipoláris idegsej­ tek, a már említett liquorkontakt neuronok találhatók, amelyek a gerincvelő felsőbb szakaszán, a nyúltvelőben és a diencephalonban is előfordulnak (21-3. ábra). A liquorkontakt neuronok dendritje az ependymán át a liquortérbe nyúlik, és ott csiliót viselő kemo- vagy mechanoreceptor jellegű terminálist alkot. Axonjai a fel­ színre futnak, ahol az ependymatalpak között neurohormonális típusú idegvégződéseket képeznek. A liquor­ kontakt neuronok különféle bioaktív anyagokat termelependyma

canalis centrális

dendritvégződés

21.1.1.2. A GERINCVELŐ FEHÉRÁLLOMÁNYA A fehérállomány idegsejteket nem tartalmaz, elsősor­ ban velőshüvelyű és csupasz idegrostokból és gliasejtekből áll. Az idegrostok le- és felszálló pályákat képez­ nek, és csupán speciális eljárásokkal (pl. posztdegenerációs, jelöléses vizsgálatokkal) tüntethetők fel a fehérállo­ mányban. A gliasejtek közül a fehérállományban rostos astrocyta, oligodendroglia- és mesogliasejt fordul elő (lásd idegszövet). A fehérállomány pályái (21-2B ábra). A pyram ispálya (tractus corticospinalis) a nyúltvelő és gerincvelő határán 70-90%-ban kereszteződik (decussatio pyramidum). Az át­ keresztezett rostok az oldalsó kötegben mennek a gerinc­ velői neuronokhoz. A keresztezetlen rostok egy ideig az elül­ ső kötegben szállnak le, majd a célsegmentumban azok is kereszteződnek, mielőtt a motoros neuronokhoz, illetve kapcsolósejtekhez érnének. A pyramispálya akaratlagos mozgásparancsokat közvetít, emberben a fehérállomány mintegy 30%-át teszi ki.

21-3. ábra

A többi, extrapyram idalis leszálló pálya valamilyen ta­ nult, automatikus mozgásforma kiváltására fut a motoros

Gerincvelői liquorkontakt neuron végződése a canalis centrálisban, elektronmikroszkópos felvétel. A neuront szaggatott vonal veszi körül (6400x).

•

454

I D E G R E N DS Z E R

nek (noradrenalin, szerotonin, neurotenzin, vazoaktív intestinalis peptid stb.) és ürítenek a subarachnoidalis, erek körüli térbe, feltételezhetően a liquorból nyert fizikokémiai információk alapján az idegszövet saját homeostasisának regulálására. A canalis centrális folytatódik a filum terminálé területén, amelynek vége nyitott, a liquor a környező kötőszövetbe szivárog. A nyílást emberi embryóban és különböző állatokban fonal alakú szekrétum, a Reissner-rost (9-31. ábra) tartja nyitva azáltal, hogy a canalis centrálisból a környező kötőszövetbe lép.

dendritfa

A Reissner-rostot a commissura posterior alatt lévő ependymaszerv, a subcommissuralis szerv termeli, és a kamra­ rendszeren és a canalis centrálison áthaladva jut a filum terminálé végéhez. A Reissner-rost hiánya a liquorkeringés zavarát, hydrocephalust okoz. A subcommissuralis szerv az ún. circum ventricularis szervek egyike, ide tartozik még a IV. agykamra végénél lévő area postrema, amelynek ideg­ sejtjei dendriteket küldenek a perivasalis térbe, és az itt lévő folyadék összetételét érzékelik. Hasonló a foramen Monroi-nál található subfornicalis szerv, melynek neuronjai mind a perivasalis tér, mind a liqor összetételét detektálják. axon

21.1.2. Kisagykéreg (cortex cerebelli) A kisagy állománya kéregre és velőre oszlik. A kéreg a velőállományhoz viszonyítva kiterjedtebb, mint a nagyagyban, vékony tekervényei között a fehérállomány faágszerüen oszlik el (arbor vitae cerebelli). A kéreg kö­ zel egy milliméter vastagságban borítja a kisagyat, és mindenütt, a törzsfejlődésileg különböző részeken is ha­ sonló felépítésű. A kisagy a születés után is jelentősen to­ vábbfejlődik, periventricularis területéről új neuronok vándorolnak a kéregbe. Purkinje-sejt. A kisagykéreg legjellegzetesebb és legterjedelmesebb sejtje, amelynek nagy gömbölyded perikaryónjából a felszín felé igen fejlett dendritfa indul ki. A dendritek jellegzetesen egy síkban ágaznak el (akár

perikaryon

21-4. ábra Purkinje-sejt a gazdagon elágazó dendritfával (Golgiimpregnáció, 6 0 0 x).

a Thuja occidentalis fa levélzete, 21-4. ábra), a sejt axonja a bázisról eredve a velőállomány felé fut. A Purkinje-sejteken végződik közvetve vagy közvetlenül az összes kisagyi afferens, míg a kisagykéreg efferens rost­ jait a Purkinje-sejtek axonjai képezik. Számuk kb. 15 millió, 50 és 100 pm távolságban fekszenek egymástól. A kisagykéreg hármas rétegződése A kisagykéreg rétegei: a külső stratum moleculare, a középső, Purkinje-sejtek perikaryonjaiból álló stratum

tr. ganglionare Purkinje-sejtek perikaryonjai)

kisagyi glomerulusok

str. granulosum

velőállomány

21-5. ábra A kisagykéreg átnézeti felvételei (A: HE, 1 1 7 x, B: immuncitokémiai festés Purkinje-sejtek feltüntetésére, Takács József felvétele, 110x ). Figyeljük meg a kisagyi glomerulusokat és a Purkinje-dendritek elágazódását.

455

I DEGRENDSZER

axon ---------►

21-6. ábra

#

Szem csesejt a kisagyi glomerulusokhoz futó dendri­ tekkel (Golgi-impregnáció, 1000 x ).

ganglionare és a belső vastag szemcsesejtréteg, stratum granulosum (21-5. és 21-7. ábra). 1. A stratum moleculare (21-5. ábra) sejtekben sze­ gény, idegrostokban gazdag réteg. Synapticus zóná­ nak tekinthető, amelyet elsősorban a Purkinje-sejtek dendritjei és a velük synaptizáló szemcsesejtaxonok

(parallelrostok) töltenek ki (lásd alább). A Purkinjesejt dendritfája átlag 25 pm vastag, és a kisagyfoliumok (tekervények) lefutására merőlegesen áll (21-7. ábra). A stratum moleculare belső harmadában a ko­ sársejtek, külső felében a csillagsejtek foglalnak he­ lyet. A csillagsejtek axonjai a Purkinje-sejtek dendrit­ jein végződnek. Ugyanitt végződik egy kívülről (az olivocerebellaris pálya végződéseként) érkező afferens rosttípus, az ún. kúszórost, amely a Purkinje-sejt dendritfáján „kúszik fel” és végződik sok synapsist képezve. A kisagykéreg speciális macrogliasejtje az ún. Bergmann-glia, amely sejttestével a Purkinjesejtek között helyezkedik el, nyúlványai pedig a stratum molecularén húzódnak át, egészen a felszínig, ahol gliatalpakat képeznek. 2. A stratum ganglionarét a Purkinje-sejtek perikaryonjai képezik (21-5. ábra), amelyeket a stratum mole­ culare kosár sejtjenek axoncollateralisai kosárszerűen vesznek körül (nevüket is erről kapták). 3. Stratum granulosum. Ebbe a rétegbe egy kívülről ér­ kező rosttípus, a moharost hoz afferentációt. A moha­ rostok az itt található gomolyagszerű komplex synap­ ticus struktúrákban, a kisagyi glomerulusokban (glomeruli cerebellares, 21-8. ábra) végződnek. A glomerulusok a szemcsesejtek dendritjeinek és a moha­ rostoknak a synapticus struktúrái. Itt végződik a mo­ haroston kívül az ún. Golgi-sejtnek mind dendritikus, mind axonalis nyúlványa is. HE-festésű metszeteken a glomerulusok könnyen azonosíthatók a str. granulo­ sum szemcsesejtjei között, mint eosinophil festődésű kis szigetek (21-5A ábra). A glomerulusok integrá­ ciós munkáját a szemcsesejtek jelzik a Purkinje sejt­ nek, axonjuk a molekuláris rétegbe felszállva T alak­ ban elágazódik és fut a felszínnel párhuzamosan, a

456

I DEGRENDSZER

szemcsesejt

2 1 .1 .3 . N ag yag ykéreg (cortex cerebri) A nagyagy legfejlettebb része a végagy vagy telencephalon. A telencephalon agykérgének - éppúgy, mint a kisagynak - törzsfejlődésileg három különböző korú ré­ sze van: a legnagyobb kéregrész az újagykéreg (neocortex), kisebb területen található a régibb archicortex, vagy óagykéreg (pl. a hippocampus) és a szaglóagy ős­ agykérge (paleocortex). Az ősibb kéregterületek (pl. a szaglókéreg) nőben fejlettebbek, mint férfiben. Szöveti szerkezetét tekintve a neocortex hatrétegű, ún. isocortex, míg az archi- és paleocortex három rétegből áll és allocortexnek nevezzük. A két cortexféleség határát átmene­ ti, ún. mesocortex alkotja.

21.1.3.1. NEOCORTEX Synapticus kapcsolatok a kisagyi glomerulusban. Váz­ lat elektronmikroszkópos képek alapján.

Purkinje- sejtek dendritfájára merőlegesen, mint pa­ rallelrost, számos Purkinje-dendrit-tüskével synaptizálva (9-23. és 9-24B ábra). Egy Purkinje-sejten mintegy 200 000 - excitációs jellegű - parallelrost synapsist találunk. A kisagy működése. A kisagykéreg efferens rostjai (a Purkinje-sejtek axonjai) gátlók, GABA-ergek. Az őskisagy (archeocerebellum) esetében ezek az axonok közvetlenül a vestibularis magokba mennek, a többi kisagykéregrész (paleo- és neocerebellum) efferensei előbb a kisagyi magok­ ban végződnek, s csak innen lépnek az agytörzsbe. A kisagy afferensei által a „mozgáseredményről” értesül, aminek alapján a mozgásparancsot finomítja, az izmok tónusát sza­ bályozza. A Purkinje-sejtek érzékenyek a véralkoholszint emelkedésére, alkoholos intoxikációban szenvedők mozgá­ sa ezért jellegzetesen kisagyhiányos mozgás.

1. Molekuláris réteg, lamina molecularis (/. lamina), kevés sejtet tartalmazó synapticus réteg. Sejtjei kap­ csoló, illetve asszociációs sejtek, axonjuk a felszínnel párhuzamos rostlemezt (stria laminae molecularis) al­ kot. Felnyúlnak ide a kis- és nagy pyramis sejtek dendritjei is. Számos astrocytát találunk itt, amelyek nyúlványai gliatalpakkal képezik a felszíni membrana limitans gliae superficialist. 2. Külső szemcsés réteg, lamina granularis externa (II. lamina), kisméretű szemcsesejtjei piramis alakúak vagy izodendritikusak, sűrűn egymás mellett foglal­ nak helyet. Lokális asszociatív sejtek, amelyek axonja

aktív

agyfelszín 1. str. moleculare

A neocortex legnagyobb részét, mint 2-5 mm vastag szürkeállomány isocortex alkotja. Az isocortex nevet azért kapta, mert (majdnem) mindenütt hat rétegből áll. Tömege a gerincvelő tömegének kb. 15-szöröse, térfoga­ ta férfiben átlag 610, nőben 545 cm3. Az isocortex rétegei a következők (21-9. és 21-10. ábra).

21-9. ábra

v

1

2

I

A

#

Az agykéreg neuronalis szerke­ zete és kapcsolatai. A: A kéreg hat rétege, B: a neuronok kapcso­ latai (1-6: a kéreg rétegei, aktív: a felszálló aktiváló rendszer rostja).

3 kandeláber­ sejt

szem­ csesejt

4

kosársejt

I í I

5

nagy pyramissejt

l I i 6 izodendriticus sejt

I efferentáció

A

afferentáció

asszociatív rostok

B

457

I DEGRENDSZE R

str. granulosum int. str. mól.

str. granulosum ext.+ int.

str. pyramidale int.

str. multiforme

velőállomány

str. pyramidale ext.

21-10. ábra Agranuláris (A: gyrus praecentralis) és granuláris (B: gyrus postcentralis) kéreg átnézeti felvétele (HE, 7 0 x). A beil­ lesztett vázlatos képek az egyes kéregrétegek arányait érzékeltetik.

nem hagyja el a kérget. A kisméretű kosársejtek a szemcsesejtekkel, a kandelábersejtek mind a szem­ csesejtekkel, mind pedig a nagy pyramissejtek itt átha­ ladó dendritjeivel synaptizálnak. A külső szemcsés ré­ tegbe érkeznek a felszálló ébresztőrendszer rostjai és egyéb kéregterületek asszociatív rostjai. 3. Külső pyramis réteg, lamina pyramidalis externa (III. lamina) kis pyramissejtjei 10-40 pm hosszúak. A pyramissejtek nyújtott háromszög alakú perikaryón­ jának csúcsi dendritjei a stratum molecularéba érnek fel. Rövid oldalsó dendritjei a sejttesből két oldalra ágaznak el. Axonjuk az alapi részen ered a perikaryonból, a fehérállományba lép, mint asszociációs és commissuralis rost. Gátló kosársejtjein speciális érző afferensek végződnek. E sejtek axonjai - többek közt - az ötödik réteg sejtjein végződnek. 4. Belső szemcsés réteg, lamina granularis interna (IV. lamina). A negyedik réteg nagy szemcsesejtjei az ér­ zőkéregben (pl. gyrus postcentralis) nagy számban vannak jelen, ezért az ilyen kéregterületet granuláris kéregnek nevezzük. Ezek a sejtek fogadják az érzőrostokaí. A motoros kéregterületeken gyakorlatilag hiá­ nyoznak (agranuláris kéreg). A primer látókéregben a befutó rostok nagy száma miatt szabad szemmel is lát­

szik egy fehér csík a negyedik rétegnek megfelelően (area striata, Gennari-csík). Az itt lévő csillagsejtek axonjai a II. rétegig, glia alakúneuronjai a II. és VI. ré­ tegbe küldik axonjaikat. 5. Belső pyramisréteg, lamina pyramidalis interna (V. lamina). Az ötödik réteg nagy pyramissejtjei (Betzsejtek, 21-11. ábra) a motoros, agranuláris kéregben találhatók nagy számban. Perikaryonjuk 50-100 pm hosszú. Csúcsdendritjük az első rétegig felér, oldal­ dendritjeik a perikary ónnal párhuzamosan ágaznak el. Axonjuk a kifutó, efferens pályákat képezi, excitatórikus aminosavakkal (glutamát) működik. 6. Reticularis réteg, lamina multiformis (VI. lamina). A hatodik rétegben az orsó alakú sejtek dominálnak, de több más sejttípus is előfordul. Megemlítjük a há­ romszögletes izodendriticus sejteket (9-3. ábra), mi­ vel ilyenekből épül fel az agytörzsi formatio reticu­ laris is. Axonjaik a 2, 3, 4, és 5. réteghez mennek. A rétegeken belüli rostkapcsolatok a felszínnel párhuza­ mos kötegeket képeznek (Baillarg-csíkok), míg a fel­ színre merőleges összeköttetések oszlopszerü egysé­ gekbe foglalják a kéregsejteket. Oszlopok. Az egyes rétegek emeletszerű összekap-

458

I DEGRENDSZE R

területek azonos oldali oszlopait kötik össze egymással, vagy a corpus callosumon kereszteződve az ellenoldalon szimmetrikusan elhelyezkedő oszlophoz, vagy több osz­ lophoz haladhatnak. Az egész neocortex oszlopainak számát 4 millióra becsülik.

21.1.3.2. ARCHICORTEX Az allocortex primitívebb felépítésű kéregterület az archi- és paleocortex területén. A primitívebb felépítés nem jelent kisebb jelentőséget, éppen ellenkezőleg, az egyszerűbb, ősibb agyterületek nagyobb vitális fontossá­ gúak. Az allocortexek három rétegből, afferens, asszoci­ atív és efferens elemekből állnak. Az archicortexhez több kéregrégió tartozik, amit limbicus kéreg néven foglalunk össze, mivel szegély- (limbus) szerűen határolják az agy­ köpeny corpus callosum körüli (belső) peremét. Ilyen a gyrus subcallosus (paraterminalis), az induseum griseum, amely papírvékonyan borítja a corpus callosumot. Folytatásában a gyrus fasciolaris, továbbá a halántékle­ beny belső felszínén lévő gyrus dentatus, valamint a fel­ színről nem látható, betüremkedett hippocampus (21-12. ábra). Az archicortex három rétege a következő: 21-11. ábra

$

Pyram issejt a mozgató agykéregből (Bodian-impregnáció, 260 x ).

csolódása kb. 200-300 pm átmérőjű, az egész kérget át­ érő oszlopokat ad. A pyramissejtek kapcsolataikkal ezen belül keskenyebb, elemi oszlopokat képeznek. Az oszlo­ pok a kéreg működési egységeként jellemezhetők. Az egyes oszlopok körülírt perifériás érzékcsoportokkal kapcsolódnak, ezek ingerlésére az egész oszlop egysége­ sen válaszol. Az asszociációs pályák a különböző kéreg­ fimbria hippocampi

1. M olekuláris réteg, stratum moleculare (lamina zonalis). Synapticus réteg, a következő réteg pyramis sejtjeinek dendritjei és az efferens asszociatív és kommisszurális rostok közötti synapsisok töltik ki (a hippocampusban több alrétegre tagolódik, lásd alább). 2. Pyramisréteg, stratum pyramidale (lucidum). A py­ ramissejtek dendritjei a stratum molecularéban is és a stratum oriensben is elágazódnak. E két terület afferentációját összegzik, és az ennek megfelelő jel kerül axonjukon a fomix közvetítésével a corpus mamillaréba. 21-12. ábra

#

A hippocampus és gyrus parahippocampalis szerkezete. CA1-4: a hippocampus (cornu ammonis) elté­ rő szerkezetű területei. A képen még a hippocampus belső összekötteté­ sei (Schaffer-collatéralisok), afferens (cingulum, tractus temporo-ammonicus) és efferens (fornix) kapcsolatai láthatók.

459

I D E G R E N D S Z E R

plexus choroideus hám

A csúcsdendrithez három rétegben érkezik afferentáció: legtávolabb (stratum moleculare legfelszínesebb rétegé­ ben) és az ez alatt húzódó alrétegben (stratum lacunosum) az azonosoldali régió entorhinalisból érkező rostok végződ­ nek, míg a perikaryonhoz legközelebb eső alrétegben (stra­ tum radiatum) a gyrus dentatusból jövő moharostok vég­ ződnek.

3. M ultiform is réteg, stratum oriens. Polimorf, több­ fajta sejtet tartalmaz, amelyek kérgen belüli asszociá­ ciót végeznek. Jellegzetes sejtjei a kosársejtek, axonjai a pyramissejtek teste körül végződnek. Gátló neuronok, dendritjeiken a pyramissejtek axoncollateralisai képeznek aktiváló synapsist. Ezzel egy működő pyramissejt gátolja szomszédjait. A limbicus kéreg elektromos ingerlése a haragjókedv, féle­ lem, szexuális aktivitás stb. megfelelő emocionális, vegeta­ tív reakcióját eredményezi. Fontos az emberi tevékenység motiválásában, pl. tanulásban.

21.1.3.3. PALEOCORTEX Törzsfej lődésileg a legrégibb kéreg, a szaglóagy szür­ keállománya képezi, mivel a telencephalon eredetileg a szaglási információk elemzésére fejlődött ki. A bulbus és tractus olfactorius megfelel az eredeti szaglóagynak. A tractus a trigonum olfactoriumban folytatódik, illetve a stria olfactoria medialisban és laterálisban. Ide tartozik a gyrus diagonalis (Broca), ambiens, semilunaris és az area olfactoria (substantia perforata anterior).

21.1.4. Plexus choroideus A telencephalon, diencephalon és a rhombencephalon embryonalis tetőlemeze mint egyrétegű lamina epithelialis marad meg. A lamina epithelialis oldalt az agykam­ rák ependymaborítékában folytatódik, az agykamrák te­ tején pedig a ráfekvő pia materrel (tela choroidea) együtt a kamrába türemkedik és szőlőfürtszerüen elágazó szer­ vet, a plexus choroideust alkotja (21-13. és 21-14. ábra). A plexusepithelsejtek nagy, köbalakú hámsejtek, magjuk középen fekszik, cytoplasmájuk számos mitochondriumot tartalmaz. A sejtek apicalis felszínén mikrobolyhok és kinociliumok vannak. Az ependymasejteket apicalis felszínük közelében zonula occludens jellegű kapcsolóstruktúrák kötik össze és akadályozzák meg a liquor átszivárgását a hámrétegen keresztül. A hámréteg zárt jellegét bizonyítja az a kísérlet, melynek so­ rán a kísérleti állatba jelzőanyagot (torma-peroxidázt) ad­ tak, és megfigyelték, hogy az erekből kilépő jelzőanyag a hámsejtek között csak a zonula occludensig tudott eljutni.

A plexushám basalis felszíne labirintikus behúzódásokat mutat, amelyeket lamina basalis választ el az alatta lévő tela choroideától. A hámalatti capillarisok fenesztráltak). A plexus choroideus feladata - az agykamrák kö-

21-13. ábra

#

Plexus choroideus. A: A plexushám összefüggése a kam­ rafali ependymával, B: a plexus choroideus szerkezete, C: a plexus choroideus hám és az ér viszonya.

rüli subependymalis capillarisokkal együtt - az agyvíz (liquor cerebrospinalis) termelése, illetve összetételének biztosítása. Az agykamrákból a liquor a 4. agykamrai apertura mediana és laterális útján a subarachnoidalis tér­ be kerül, ahonnan a granulationes arachnoideae és a ge­ rincvelői gyökök körüli arachnoidealis zsákoknál szívó­ dik fel, illetve ürül ki.

21.1.5. Agyhártyák A központi idegrendszert három rétegű kötőszövetes burok, agyhártya borítja (21-15. ábra). A külső réteg a dura mater, alatta az arachnoidea, közvetlenül az ideg­ szövet felszínén pedig a pia mater foglal helyet. A dura matert pachym eninxnek, kemény (vastag) agyhártyá­ nak, az arachnoideát és a pia matert leptomeninxnek, lágy (vékony) agyhártyának nevezzük.

21.1.5.1. DURA MATER A d u ra m ater tömött kollagénrostos kötőszövet, amely két - élesen el nem különülő - rétegre osztható. A vastag külső réteg a koponyában megfelel a koponya­ csontok belső csonthártyájának. Saját szövetét és a kopo­ nyacsontokat ellátó ereket, idegeket tartalmaz. Nyirok­ erek és az agy vénás sinusai is itt futnak. A dura belső ré­ tege vékony rostos állomány, amelyet az arachnoidea felé hámszerű mesothelsejtréteg (neurothel) borít. A sub-

460

I D E G R E N D S Z E R

O

l

* T '\

' s

% •* ^

.

;

v# V " 4

~ mM

Plexus choroideus részletei (HE, 260x).

duralis rés a dura kötőszövetes rétege és a neurothel kö­ zött csak sérüléskor, vérzés hatására tágul ki. A gerinc­ csatornában a dura mater elkülönül a csigolyák belső csonthártyájától, az endorachistól, a kettőt epiduralis rés választja el.

A subduralis hem atom a a dura mater és az arachnoideát borító hámszerű sejtréteg (neurothel) között keletkezik, többnyire agyi vénák sérülésekor. Subarachnoidalis hem atom a a subarachnoidalis liquortérbe való bevérzést jelent, pl. egy lokális érfaltágulat (aneurysma) megrepedésekor, amely az agyszövetet össze­ nyomva károsítja.

21.1.5.2. ARACHNOIDEA Az arachnoidea (pókhálóhártya) az agyfelszín bemé­ lyedéseit áthidaló vékony hártya (21-15. ábra). Külső le­ mezből (arachnoideamembrán) és trabeculákból áll. A membránt több rétegben, szorosan egymásra fekvő lapos fibrocyták képezik, amelyek rétegein belül a sejteket sejt­ kapcsoló struktúrák kapcsolják egymáshoz. A membránt a felette lévő subduralis tér felé mesothelszerü laphám­ sejtek fedik (neurothel). A subarachnoidalis tér az arachnoidea külső membránja és a pia mater közti folya­ déktér, amelyet a liquor cerebrospinalis tölt ki. Helyen­ ként széles liquorterekké, cisternákká tágul. A liquorban macrophagok, lymphocyták, perivascularis hízósejtek és differenciálatlan mesenchyma jellegű sejtek fordulnak elő. Az arachnoidea trabeculái, amelyek a subarach­ noidalis térben térrácsszerü hálózatot alkotnak, rácsros­ tokból, valamint az azokra rákúszó és azokat behüvelye­ ző fibrocytákból állnak. A trabeculák mentén nem ritkán erek haladnak a pia mater felé. A spinalis idegek kilépé­ sénél a subarachnoidalis tér beszűkül {subarachnoidalis szöglet) és a perifériás idegek endoneuralis résében foly­ tatódik. Maga az arachnoidea membrán a perifériás ide­ gek perineuriumába megy át (a dura mater a perifériás ideg epineuriumában folytatódik). Az epiduralis haem atom a koponyatörés következtében keletkezett vérömleny, amely a dura és a vele összenőtt csonthártya, valamint a koponyacsont között keletkezik, gyakran az artéria meningea média sérülése miatt (a kopo­ nyában sérülés nélkül epiduralis tér nincs).

Arachnoideabolyhok (vilii arachnoideales, Pacchioni-testek) az arachnoideának a durán keresztül a sinu­ sokba vagy a koponyacsontba benyomuló megvastago­ dott nyúlványai (21-16. ábra). A sinusba benyúló arachnoideaboholy belseje (amelyet arachnoidalis sejtek és trabeculák töltenek ki laza szerkezetben) közlekedik a subarachnoidalis rés liquorterével. Felszínüket a sinus endothelje borítja be, és csupán ez a réteg választja el a liquor folyadékterét a vértől. Ez az elrendezés a liquomak a vér felé történő elvezetését teszi lehetővé, feltételezhe­ tően sejtes transzport (transeytosis) útján. A bolyhok a kor előrehaladtával szaporodnak, egyre több kötőszöveti rostot tartalmaznak és alakjuk gombaszerűvé alakul az arachnoidához kapcsolódó vékony nyéllel (arachnoidea granulációk, Pacchioni-granulációk).

21.1.5.3. PIA MATER A pia mater közvetlenül borítja a központi idegrend­ szer szövetét és a cerebrospinalis idegek kezdeti szaka­ szát, követi az idegrendszer felszíni kiemelkedéseit és ár­ kait. Lapos fibrocyták rétegeiből áll, melyeket vékony kö­ tőszöveti rostokból álló lemezek választanak el egymás­ tól. Számos eret és ideget tartalmaz. Az idegek egyrésze vasomotor, másrésze érző jellegű végtesteket is képez. Az erek körül macrophagok, lymphocyták, az agy alap­ ján és a corpus pinealéban pedig ezek mellett pigment­ sejtek találhatók. A pia matert az idegszövettől lamina basalis és a membrana limitans gliae gliatalpai választják

461

I D E G R E N DS Z E R

21-15. ábra

m

Az agyhártyák és a gliahatárhártya vázlata.

el (21-15. ábra). Az agyhártyákban gyakoriak a mészkonkrementumok (agyhomok, corpora arenacea, 21-17. ábra). A subarachnoidalis térből cisternapunctióval (a cisterna cerebellomedullarisból) és lum balpunctióval (a 3-5. lumbalis csigolya processus spinosusai között beszúrva) vehe­ tő diagnosztikus célra liquor. Lumbalpunctióval érzéstelení­ tő is bevihető a liquorba (spinalanaesthesia) a gerincvelői idegek érzéstelenítésére. Az idegek epiduralisan is elérhe­ tők és érzésteleníthetők, pl. a hiatus sacralison keresztül: epiduralis anaesthesia.

21-17. ábra 21-16. ábra Pacchioni-granuláció vázlatosan.

m

•

Izolált meningealis acervulusok pásztázó elektron­ mikroszkópos képe (63 x ).

462

I D E G R E N D S Z E R

közös nyúlvány

21.2. PERIFÉRIÁS IDEGRENDSZER A perifériás idegrendszeren belül az érző és a vegeta­ tív dúcok szerkezetét, valamint a perifériás idegek felépí­ tését tárgyaljuk.

21.2.1. Érző dúcok A hátsó gyök érző dúcai (ganglionjai) a canalis intervertebralisban fekszenek a dura mater által alkotott hü­ velyen belül. Sejtjei pseudounipolarisak (21-18. ábra), különböző nagyságúak, elérhetik a 100 pm-t. Köpenyszerűen gliasejtek (satellitasejtek), valamint lamina basalis és rácsrostok veszik körül őket (21-19. ábra). A satellitasejtek a neuronok anyagcseréjét segítik, és kap­ csolatot képeznek a capillarisok felé. A legnagyobb sej­ tek szomatoafferensek (A-sejtek), egyes kisebb sejtek pe­ dig viszceroafferensek {D-sejtek). Léteznek még multi­ poláris vegetatív kapcsolósejtek is a dúcban. A ganglionban a sejtek között különböző vastagságú idegrostok fut­ nak. Közöttük vastagság és vezetési sebesség szerint A, B és C-rostokat lehet elkülöníteni, amelyek eltérő informá­ ciókat eltérő sebességgel vezetnek (bővebben 1. az ideg­ rostoknál). Az agyidegek érző dúcai a spinalis dúcokhoz hasonló szerkezetet mutatnak. A ganglion spirálé és vestibulare, a halló- és egyensúlyozószerv érző dúcai bipoláris neuronokból állnak (21-20. ábra). Pszeudounipoláris sejtek­ ből áll a trigeminus mesencephalicus magja, amely az idegrendszerből ki nem vándorolt primer érző neuronokat képvisel.

21-18. ábra

m

Pseudounipoláris idegsejt vázlata spinális dúcból.

vely borítja be (lásd idegrostoknál). Az agyidegek és a spinalis idegek gyökereinek kilépésénél vált a központi idegrendszeri oligodendroglia hüvely a perifériás Schwann-hüvelyre (21-22. ábra). A váltás nem a felszín­ nel egy szinten, hanem attól kifelé, rendszerint több mil­ liméter távolságra történik. Az oligodendroglia sejtmagnagy spinalis dúcsejt

velöshüvelyű rost átmetszete

A trigem inus érző m agja a legtöbb tankönyv szerint be­ vándorolt a központi idegrendszerbe, ezzel szemben a mag nem vándorolt ki az evolúció folyamán, mivel a lándzsahal­ ban még nincsenek spinalis dúcok, az érző neuronok mind a központi idegrendszerben ülnek.

21.2.2. Perifériás vegetatív dúc A vegetatív ganglion sejtjei multipolárisak, körülöt­ tük elszórtan gliasejtek, satellitasejtek fekszenek (21-21. ábra), közöttük kevés velőshüvelyű és számos velőtlen rost fut. A dúcba a kötőszövetes tokjából elágazó sövé­ nyek nyúlnak be. Hasonló felépítésűek, egyszerűbb szer­ kezettel, az intramuralis vegetatív dúcok is. A dúcokban végződő központi sympathicus és parasympathicus ros­ tok mediátoranyaga egyaránt acetilkolin, a postganglionaris rostok mediátora viszont a sympathicusnál noradrenalin, a parasympathicusnál acetilkolin.

21.2.3. Perifériás ideg Átmenet a központi idegrendszeri és a perifériás idegre jellemző struktúrák között. A perifériás ideg­ rostokat Schwann-sejtek és az általuk képzett velőshü-

közös nyúlvány felcsavarodott részének átmetszetei

21-19. ábra

satellitasejt magja

kis dúcsejt

•

Részlet spinalis dúcból (félvékony metszet, toluidin kék­ festés, 360 x ).

463

I D E G R E N D S Z E R

Ganglion spirálé bipoláris sejtjei (félvékony metszet, to­ luld in kék festés, 800X).

V e g e ta tív dúc (ganglion coeliacum) multipoláris neuronjai (ezüstimpregnáció, 5 6 0 x).

jai sorokba rendeződve fekszenek az idegnyúlványok között (fascicularis glia). Csak ezután jelennek meg a Schwann-sejtek a perifériás idegben (Redlich-Obersteiner-zóna), amit a Schwann-sejteket jellemző lamina basalis is jelez. A váltás helyén gliadaganat léphet fel (pl. az acusticus tumor a n. statoacusticuson). A perifériás ideg hüvelyei, kötőszövete (21-23. áb­ ra). A perifériás idegek felszínét legkívül paraneurium borítja, amely laza kötőszöveti réteg, az ideg környezeté­ hez viszonyított elmozdulását biztosítja. Ez alatt helyez-

kedik el az epineurium, amelyet hosszanti, hullámos le­ futású kollagénnyalábok képeznek. Az idegnek hosszanti nyújtási szilárdságot ad, egybefogja az idegben futó rostkötegeket és benyomul ezek közé is. Ereket és számos zsírsejtet tartalmaz. Az egyes idegrostkötegeket a períneurium fogja egy­ be. A períneurium kötőszöveti rostok által alkotott kon­ centrikus rétegekből és közöttük összefüggő, lapkámból felépülő lemezekből tevődik össze (9-15. ábra). Az egyes hámrétegeken belül a lapos sejteket sejtkapcsoló struktú­ rák (többek között zonula occludensek) kötik egymás­ hoz, felszínüket pedig mindkét oldalon lamina basalis borítja be. A perineuralis hámrétegek jelentős diffúziós perineurális sövény

21-22. ábra A gliaváltási vonal a központi és perifériás idegrend­ szer határánál (Redlich-Obersteiner-vonal), a gerinc­ velői gyökben. m

períneurium

epineurium

endoneurium

21-23. ábra • A perifériás ideg kötőszövete, tagolódása (HE, 2 5 x ).

464 gátat képeznek a környező kötőszövet és az ideg belseje között. A perineuralis hámrétegek száma az ideg egyre kisebb ágakra való oszlásával fokozatosan csökken, de még az egy-két rostot tartalmazó legkisebb idegeket is beburkolja legalább egy folytonos hámréteg.

I DEGRENDSZER

Az endoneurium laza rostos kötőszövet, amely elága­ zó sövényeket alkot a perineuriummal összefogott idegrostkötegek belsejében. A kötőszöveti rostok mentén vér- és nyirokerek, valamint vazomotor idegrostok fut­ nak.

Látószerv Szél Ágoston

A látószerv összetett érzékszerv, amely a gerinctelen állatok fényérzékeny testfelületi foltjaiból alakult ki kü­ lönböző segédszervek közreműködésével. Az emlős lá­ tószerv a szemgolyóból, a látóidegből és a járulékos al­ katrészekből (szemmozgató, védő- és könnykészülék) áll. A szemgolyó és a benne elhelyezkedő fényérzékeny réteg nemcsak a világos és sötét megkülönböztetésére ké­ pes, hanem a környezet tárgyainak alakjáról, színéről, és mozgásáról is képet ad. A binocularis látás ezen kívül a mélység és a távolság, tehát a térbeli viszonyok elemzé­ sére is képes, ami a két szemben keletkező ingerület köz­ ponti „egyesítésével” megy végbe. A külső környezetből származó információ mintegy 40%-a látási érzékietek formájában éri el a központi idegrendszert. A tulajdon­ képpeni leképező apparátus a koncentrikus rétegekből felépülő szemgolyó és a fénytörő közegek, de már a képfeldolgozás is megkezdődik magában a szemben.

22.1. SZEMGOLYÓ (BULBUS OCULI) A szemgolyó részeit a 22-1. ábrán mutatjuk be. Fel­ építése és működése a fényképezőgépéhez hasonló. Legbelül fényérzékeny lemez (retina) található, melyet fény­ záró réteg (pigmenthám, az érhártya pigmentes sejtjei) és ellenálló burok (ínhártya) vesz körül. A fény változtatha­ tó átmérőjű nyíláson (pupilla) keresztüljut be a szem bel­ sejébe, és a külvilág képét optikai rendszer (szaruhártya, lencse) vetíti a retinára. A szemgolyó falának táplálásáról a retina és az ínhártya közé iktatott érhártya gondoskodik. A szem fejlődés ismerete segít a szövettani szerkezet meg­ értésében (22-2. ábra). A fényérzékeny réteg és a hozzá csatlakozó neuronhálózat (retina) az agy telepéből kinövő sze m h ó lya g származéka (22-2 A és B ábra). A hólyag falá­ nak betüremkedésével kettős falú s ze m se rle g alakul ki, majd a két fal összefekvésével az agykamrák folytatását ké­

pező eredeti lumen megszűnik, és helyén csak virtuális rés marad (22-2C és D ábra). A szemserleg magába foglalja a felületi ectodermából lefuződő len cseh ólyag ot (22-2D áb­ ra). Ventralisan a szemserleg tökéletlenül záródik, és az így keletkező szem h a sa d ékon keresztül mesenchyma vándo­ rol a szem belsejébe. A szemtelep körül tömörülő mesen­ chyma a kemény és lágy agyhártya folytatásaként két réteg­ ben (érhártya és ínhártya) veszi körül a retinát (22-2E áb­ ra). A külső buroknak az a része, amely a szemserleg nyílá­ sa (apertura) előtt helyezkedik el, átlátszóvá válik (szaruhár­ tya), a középső burkon és az intrabulbaris mesenchymán (pupillaris membrán) keletkező lyuk pedig a pupillát hozza létre (22-2E ábra).

22.1.1. Külső vagy rostos burok (tunica fibrosa) A szemgolyó falát három, jól elkülöníthető réteg építi fel (22-1. ábra). A legkülső réteg a központi idegrend­ szer dura materének folytatása, a tömött rostos kötőszö­ vetből álló tunica fibrosa. A rostos burok az átlátszatlan ínhártyából és a transzparens szaruhártyából áll. A bulbus alakját a futball-labdához hasonlóan a tágulásra nem képes rostos burok és a szem belsejében uralkodó nyo­ más együttesen határozza meg. A szemgolyó alakja a pontos leképezés (emmetropia) miatt döntő jelentőségű. A szem fénytörő közegeinek fókuszpontja és a retina tá­ volsága szigorúan meghatározott. A bulbus anteroposterior átmérője normálisan 24 mm. A legkisebb eltérés esetén fé n y tö r é s i h ib á k lépnek fel, amelyek szemüveggel korrigálandók. Ha a szemgolyó átmé­ rője nagyobb, a kép a retina előtt keletkezik, ezért csak a normálisnál közelebb elhelyezkedő tárgy képe lesz éles (m yop ia ). Az optikai korrekciót a megfelelően kiválasztott gyűjtőlencse jelenti. Kisebb bulbus esetén a kép a retina mögött keletkezik, és a szem optikai rendszere csak távoli tárgyról képes éles képet adni (h yp e rm e tro p ia ). A betegnek ebben az esetben szórólencsére van szüksége.

466

LATOSZERV

22-1. ábra A szemgolyó felépítésének sémás ábrázolása. Folyamatos vonallal a fovea centrálist és a szem optikai rendszerének fó­ kuszpontját összekötő optikai tengelyt (linea visus), szaggatott vonallal pedig a szemgolyó elülső és hátsó pólusát összekötő axis bulbit tüntettük fel.

22.1.1.1. ÍNHÁRTYA (SCLERA) Az ínhártya a szemgolyó falának hátsó 4/5 részét alko­ tó 0,5-1 mm vastag, kemény tapintató, tömött képlet, amely ellenáll az intraocularis nyomásnak és fenntartja a szemgolyó alakját (22-1. ábra). A sclera szövete fehér és sima, elöl a comeoscleralis határ mögött a kötőhártya bo­ rítja. Ez a része kívülről is jól látható („szemfehérje”). Az ínhártya hátrébb az orbitalis zsírszövettel szomszédos, attól egy laza kötőszóvetes térség (Tenon-féle térség, spatium episcleralé) választja el, amelyet capillarisok hi­ dalnak át. A szemgolyó az orbitalis zsírszövetbe úgy van beágyazva, hogy középpontja körül gömbízület módjára szabadon foroghat. Az ízvápát az orbitalis zsírszövet megerősödése (Tenon-féle tok vagy vagina bulbí) adja. A sclera tömött rostos kötőszövete lapos kollagénrostkötegekből épül fel, a rostok nagyjából a szemgolyó felszínével párhuzamosan, de szabálytalanul, különböző irányban haladnak (22-3. ábra). A kollagénlemezek kö­ zött rugalmas rosthálózat helyezkedik el. A sclera sejtjei lapos, nyúlványokkal rendelkező fibrocyták. Nagyszámú melanocyta is előfordul az ínhártyában, különösen a n. opticus belépése környékén. A szemmozgató izmok inai a sclerában tapadnak. A két tömött rostos kötőszövet összeszövődő kollagénrostjai abban különböznek egy­ mástól, hogy míg az ínakban párhuzamosak, a sclerában hálózatos lefutásúak. Az ínhártya belső felszínét a lamina fusca sclerae bé­ leli. Ez a sclera és a choroidea közötti pigmentált, laza kötőszövet mindkét réteghez tartozik. Finomabb rostkötegeket, elsősorban elasztikus rostokat, melanocytákat és fibroblastokat tartalmaz.

Erek. A sclerában viszonylag kevés ér található, fontosak a csarnokvíz elvezetéséért felelős e p is c le r a lis v é n á k , ame­ lyek a comeoscleralis határnál helyezkednek el. A sclerát a n. opticus szomszédságában a n n . c ilia r e s és a v a s a c ilia r e s p o s t e r io r e s b r e v e s , az equator mögött a v e n a e v o r tic o s a e , a corneosclerális határ mögött az aa. c ilia r e s lo n g a e e t a n t e r io r e s is átfúrják. A sclera gyengébb ott, ahol a n. opticus, valamint az a. ás v. c e n t r á lis r e t in a e átfúrja. Az egyes rostkötegek és az erek külön-külön lyukakon haladnak át rajta (la m in a c r ib r o s a ) . A Zinn-Haller-féle artériás gyűrű (c ir c u lu s a r t e r io s u s n e r v i o p t ic i) , amely koszorúszerűen veszi körül a látóideget, anastomosist képez az a. centrális retinae és az aa. ciliares breves között.

22.1.1.2. SZARUHÁRTYA (CORNEA) A rostos burok elülső - a scleránál valamivel vasta­ gabb - átlátszó része kisebb görbületi sugaránál fogva a szemgolyóból előre kidomborodik (22-1. ábra). A cornea a szemgolyó teljes törőképességének mintegy 2/3-áért (42,5 dioptria) felelős („elülső lencse”). A cornea széle óraüvegszerüen metszett, így a sclera mind kí­ vül, mind belül túlér a comea szélén. Szövettani metsze­ ten az átmenet a sclera és a comea között nem feltűnő, hi­ szen lényegében ugyanazok a szöveti elemek építik fel mindkettőt. A comea rétegei kívülről befelé haladva a következők (22-4. ábra): • A corneahám (epithelium anterius corneaé) a felületi ectodermából származó, többrétegű el nem szarusodó laphám, amely rendszerint 4-5 sejtrétegből áll. A hámkötőszöveti határ egyenes. A hám a comea széle felé megvastagszik, mintegy 10 rétegűvé válik, és fokoza­ tosan átmegy a kötőhártya hámjába. A corneahám

467

LATOSZERV

látóideg

lencsehólyag

22-2. ábra A szem fejlődése vázlatosan

igen érzékeny, mivel nagyszámú szabad idegvégző­ dést tartalmaz (n. ophthalmicus). Regenerációs hajla­ ma kitűnő, kisebb defektust az osztódó hámsejtek egy­ más felé vándorolva képesek befedni. Osztódásra ké­ pes sejtek elsősorban a comeoscleralis határ környé­ kén találhatók, innen tolódnak a differenciálódó új hámsejtek a szaruhártya közepe felé. A felszíni hám­ sejteken mikrobolyhok találhatók, amelyek a könny­ film fenntartásában működnek közre.

A Bowman-hártya (membrana limitans anterior) a comea hámja alatt húzódó vékony (6-9 jim) kötőszövetes lemez, amely tulajdonképpen a stroma része, arról nem választható le (22-4. ábra). Kollagénrostjainak szabálytalan elrendeződése alapján azonban szövetta­ nilag jól elkülöníthető a stromától. A comea szélén comeahám Bowmanhártya

retina

'