SVALOVÁ TKÁŇ, CHONDROGENNÍ A DESMOGENNÍ OSIFIKACE Mikroskopování preparátů osifikace a svalové tkáně Ústav histologie a embryologie MUDr. Jana Šrajerová Předmět: Obecná histologie a obecná embryologie B02241

Mikroskopování preparátů: A 12: chondrogenní osifikace A 14: desmogenní osifikace A 17: hladká svalovina A 18: kosterní svalovina A 19: kosterní svalovina (Heidenhainův železitý hematoxylin) A 20: myokard

TVORBA KOSTI - OSIFIKACE 1) OSIFIKACE DESMOGENNÍ (DESMÁLNÍ, INTRAMEMBRANOSNÍ) - na podkladě zahuštěného mezenchymového vaziva (mezenchymový blastém) 2) OSIFIKACE CHONDROGENNÍ (CHONDRÁLNÍ) - na podkladě chrupavčitého modelu kosti a) perichondrální b) en(do)chondrální - u obou typů osifikace vzniká nejdříve kost vláknitá (primární), postupně je nahrazována kostí lamelární (sekundární)

1) DESMOGENNÍ OSIFIKACE - ploché kosti lebky, maxilla, mandibula, klíční kost, růst malých kostí a růst dlouhých kostí do šířky - kost vzniká na podkladě mezenchymového blastému: - mezenchym (hvězdicovité buňky, mezi kterými ještě není vytvořena vláknitá složka)  buňky zatáhnou výběžky  oválné buňky  seskupí se a množí se  mezenchymový blastém  bb. se diferencují v osteoblasty - osteoblasty (kubické buňky, světlé jádro, jadérko, GK, GER, basofilní cytoplasma) - produkují mezibuněčnou kostní hmotu - osteoid (ještě nekalci- fikovaná kostní hmota)  vznikají ostrůvky kostní tkáně - - kostní trámečky = spikuly - spikuly postupně splývají, kostní hmota mineralizuje (kalcifikuje) → vláknitá (primární) kost → přestavba na kost lamelovou

- na povrchu trámečku, odbourávají a remodelují kost DESMOGENNÍ OSIFIKACE - postupně se některé osteoblasty obklopí kostní hmotou a mění se na: osteocyty (klidová forma, oválné bb. s výběžky, těla uložená v lakunách, hrudkovitý chromatin - tmavé jádro, méně GK a GER) - osteoklasty (velké, mnohojaderné, eosinofilní cytoplasma, lysosomy, méně GER, zvlněný lem, uložené v Howshipových lakunách, fagocytóza) - na povrchu trámečku, odbourávají a remodelují kost

DESMOGENNÍ OSIFIKACE A14 vlasové folikuly periost (kondenzovaný mezenchym) osteoblasty osteocyty v lakunách HE kostní trámečky - spikuly

DESMOGENNÍ OSIFIKACE A14 osteoblasty osteoblast osteoid spikula osteocyty osteoklasty osteoblasty céva kostní trámeček - spikula mezenchym osteocyt osteoklast osteocyty osteoklasty

2) CHONDROGENNÍ OSIFIKACE a) perichondrální - na periferii b) enchondrální - uvnitř diafýzy Palec nohy: C = chrupavka X = kůže, M = základy svalů - dlouhé a krátké kosti končetin, kosti baze lební, obratle - kost vzniká na podkladě hyalinní chrupavky → vytvoří se malý model budoucí kosti z hyalinní chrupavky (z mezenchymu → mezechymový blastém → chondrogenní blastém → chondroblasty → chondrocyty → hyalinní chrupavka) C X C chrupavčitý model kosti kostěná manžeta C C M M

CHONDROGENNÍ OSIFIKACE a) Perichondrální osifikace: - na povrchu diafýzy vzniká dutý kostní válec - kostěná manžeta - - desmogenní osifikací (z vnitřní vrstvy perichondria → diferenciace osteoprogenitorových bb. → osteoblasty) - manžeta brání výživě chrupavky (= difusi z perichondria) b) Enchondrální osifikace: - zhoršuje se výživa chrupavky pod kostní manžetou  chondrocyty hypertrofují, resorbují okolní matrix ( zvětšování lakun), degenerují, zanikají (apoptóza); kalcifikuje mezibuněčná hmota } = primární osifikační centrum perichondrium (→ periost)

CHONDROGENNÍ OSIFIKACE pokrač. b) Enchondrální osifikace: - zhoršení výživy je podnětem pro prorůstání osteogenních pupenů (osifikačních cév) z perichondria (s cévami přichází i mezenchymové buňky → progenitorové buňky) - cévy prorůstají k primárnímu osifikačnímu centru nejdříve kolmo, pak se větví. Větve rostou rovnoběžně s dlouhou osou kosti směrem k epifýzám - na vrcholcích cév se z progenito- rových buněk diferencují chondroklasty, které resorbují hypertrofickou zvápenatělou chrupavku hyalinní chrupavka kostěná manžeta směrový trámec větvení cév AZAN

CHONDROGENNÍ OSIFIKACE rostoucí chrupavka - cévy rostou směrem k epifýzám všechny stejně rychle - jejich vrcholy jsou ve stejné výšce = linie eroze ( ) - mezi cévami zůstávají zbytky zvápenatělé chrupavky paralelně uspořádané = směrové trámce - mezenchymové (progenitorové) buňky na osifikačních cévách se diferencují v osteoblasty a osteoklasty - osteoblasty - nasednou na směrové trámce → produkují osteoid, který mineralizuje → primární kostní tkáň - osteoklasty - resorbují vzniklou kostní tkáň → zvětšování dřeňové dutiny uprostřed kosti (vyplněná primitivní kostní dření) hypertrofická chrupavka hypertrofická kalcifikovaná chrupavka směrové trámce kostěná manžeta HE

CHONDROGENNÍ OSIFIKACE A12 hypertrofická chrupavka kalcifikovaná cyt hypertrofická chrupavka kalcifikovaná mezibuněčná hmota chrupavky: kalcifikovaná chrupavka chondroklast kostní hmota na směrových trámcích HE Mikrofotografie: prof. Martínek

CHONDROGENNÍ OSIFIKACE kostěná manžeta izogenetické řady chondrocytů - proces hypertrofie a kalcifikace chrupavky pokračuje směrem k epifýzám - růst osifikační manžety a osifikačních cév je rovnoměrný - růst kostí do délky: z epifýzo- diafyzární ploténky → dorůstání hyalinní chrupavky - růst kostí do šířky: periostální apozicí cévy v epifýzách - cévy prorůstají radiálně → směrové trámce uspořádány radiálně → sekundární osifikační centra

CHONDROGENNÍ OSIFIKACE - diafýza dlouhé kosti 1) Zóna nezměněné hyalinní chrupavky 4) Zóna hypertrofické kalcifikované chrupavky céva 2) Zóna rostoucí chrupavky (izogenet.řady chondrocytů) 6) Zóna osteoidní - osteoblast 3) Zóna hypertrofické chrupavky mezenchym 4) Zóna hypertrofické kalcifikované chrupavky 5) Linie eroze 7) Zóna osiformní - osteocyty osteoklasty kostěná manžeta směrový kostní trámec osifikační cévy primit. kostní dřeň 8) Zóna resorpce - osteoklast AZAN

CHONDROGENNÍ OSIFIKACE - směrové kostní trámce osteocyty osteoklasty osteoblasty kostní hmota osteoblasty kalcifikovaná chrupavka - - směrový trámec osteoklasty osteoblast AZAN Mikrofotografie: Ross, Pawlina, Histology, 2006

• Enchondrální osifikace - zóny [v závorce = dle Lüllmann-Rauch]: 1) Zóna mladé hyalinní chrupavky - nezměněné [= I. Rezervní zóna] 2) Zóna rostoucí chrupavky - izogenetické řady chondrocytů (// s dlouhou osou kosti) (intenzivní proliferace) [= II. Zóna proliferace] 3) Zóna chrupavky hypertrofické - zvětšené chondrocyty (hypertrofují, resorbují okolní matrix, hromadí glykogen) 4) Zóna hypertrofické chrupavky zvápenatělé - mezibuněčná hmota je kalcifikována [3)+4) = III. Zóna hypertrofie a mineralizace chrupavkové matrix] 5) Linie eroze - linie odbourávání chrupavky chondroklasty - zbytky chrupavky = směrové trámce [= IV. Zóna invaze (otevírací zóna)] 6) Zóna osteoidní - vznik osteoblastů z nediferencovaného vaziva, ukládají osteoid na povrch směrových trámců [= V. Zóna osifikace] 7) Zóna osiformní (kostitvorná) - mineralizace osteoidu - vznik primárních kostních trámců (osteoblasty zality do základní kostní hmoty → osteocyty); přestavba na kost sekundární 8) Zóna resorpce - kostní trámce resorbovány osteoklasty  prodlužování a zvětšování dřeňové dutiny diafýzy cévy

SVALOVÁ TKÁŇ - schopnost kontrakce - zajišťuje pohyb KLASIFIKACE : • svalovina: 1) HLADKÁ 2) PŘÍČNĚ PRUHOVANÁ a) kosterní b) srdeční

1) HLADKÁ SVALOVINA • BUŇKA! = základní stavební jednotka podélný řez • BUŇKA! = základní stavební jednotka - neovládáme vůlí - vřetenovitý, protáhlý tvar, délka 20-200μm (v těhotné děloze až 500 μm ) - výskyt:- samostatně (např. stroma klku tenkého střeva) - ve skupinách (např. kůže, prostata) - ve stěnách orgánů (např. močový měchýř, trávicí trubice, děloha) - svalové buňky tvoří snopce opředené sítí retikulárních vláken - jádro - tyčinkovité, uprostřed buňky, jemné hrudky chromatinu, jadérko jádra svalové buňky příčný řez jádro

HLADKÁ SVALOVINA - sarkoplasma (cytoplasma): - mitochondrie, ribosomy, GER, GK - kontraktilní jednotky - aktinová myofilamenta (složená z F aktinu a tropomyosinu) - myosinová myofilamenta - nepravidelné - síťovité uspořádání (není příčné pruhování) - sarkolema (plasmatická membrána) - obalena lamina externa - - zakotvení retikulárních vláken - buněčná spojení - nexy - funkce: schopnost kontrakce, tvorba kolagenu III (= retikulární vlákna), elastinu, amorfní hmoty - schopnost regenerace (mitózy)

HLADKÁ SVALOVINA A17 jádra buněk hladké svaloviny (šipky) 1, HE 2, ZT 3, WvG Mikrofotografie: 1,2 ,3 – Wheater´s Functional Histology, 2000; Hladké svalstvo žlučníku, PAS reakce (foto Doc. Jirkovská)

HLADKÁ SVALOVINA jádra buněk hladké svaloviny (šipky) hladká svalovina ve stěně arterie Příčný řez Podélný řez

HLADKÁ SVALOVINA prostata močový měchýř hladká svalovina přechodní epitel slizniční vazivo prostatické žlázky s konkrementy arterie a véna hladká svalovina prostata močový měchýř

2) PŘÍČNĚ PRUHOVANÁ SVALOVINA: a) Kosterní svalovina podélný řez - ovládáme vůlí • SVALOVÉ VLÁKNO! = základní stavební jednotka - velikost: ø 10-100 µm, délka mm až 30 cm - syncytium = soubunní (mnohojaderný útvar válcovitého tvaru) - splýváním myoblastů → myotuby → svalové vlákno - jádra - oválná, uložena pod sarkolemou (= na periferii), hrubší chromatin - sarkolema - hluboké záhyby - invaginace do hloubky (T- tubuly) - napojeny na HER příčné pruhování endomysium jádra svalové vlákno příčný řez jádra svalové vlákno

Kosterní svalovina - sarkoplasma: - agranulární ER = sarkoplasmatické retikulum - zásobárna Ca iontů - triády (T tubulus + 2 terminální cisterny agranulárního ER) - mitochondrie - inkluze - (zásobárna energie) - glykogen, lipidy - myoglobin - schopnost vázat O2 - myofibrily - uspořádány paralelně s dlouhou osou svalového vlákna - z aktinových a myosinových myofilament (tenká) (tlustá) - pravidelné uspořádaní myofilament v myofibrilách  PŘÍČNÉ PRUHOVÁNÍ - schopnost regenerace: částečná - pod basální laminou - inaktivní myoblasty - satelitové bb. - při poškození svalu → proliferují a tvoří svalová vlákna

Kosterní sval - tlustá - myosin ● zákl. stavební jednotkou kosterního svalu = SVALOVÉ VLÁKNO ● zákl. kontraktilní jednotkou svalového vlákna = MYOFIBRILA - úseky světlé - isotropní - - I proužek - úseky tmavé - anisotropní - - A proužek ● myofibrily jsou složené z: MYOFILAMENT - tenká - aktin, troponin, tropomyosin - tlustá - myosin ● funkční jednotkou myofibrily = SARKOMERA (= úsek mezi dvěma Z liniemi)

Stavba kosterního svalu - Epimysium (perimysium externum) - na povrchu svalu - husté kolagenní vazivo - Perimysium (perimysium internum) - na povrchu svazků svalových vláken - zahuštěné kolagenní vazivo - kolagenní vlákna - cévní a nervové pleteně - Endomysium - na povrchu svalového vlákna - lamina externa + řídké kolagenní vazivo (fibroblasty, retikulární a elastická vlákna) - kapilární síť šlacha fascie kosterní sval epimysium perimysium arterie véna nerv epimysium svazek svalových vláken perimysium endomysium svalové vlákno endomysium myofibrily jádra sarkoplasma sarkolema satelitová buňka

Kosterní svalovina A18 HE Podélný řez Příčný řez endomysium perimysium jádra svalových vláken endomysium perimysium svalové vlákno svalové vlákno svalové vlákno arteriola jádra HE Podélný řez Příčný řez

Kosterní svalovina A18 hematoxylin - eosin (HE) jádra Příčný řez Podélný řez

Kosterní svalovina A19 Heidenhainův železitý hematoxylin (HH) jádro svalového vlákna fibrocyt myofibrily Heidenhainův železitý hematoxylin (HH) Příčný řez Podélný řez

Kosterní svalovina ZT ZT Podélný řez Příčný řez

KS = kosterní svalovina HS = hladká svalovina arterie KS véna HS arterie KS řídké kolagenní vazivo ŽT MT Ženská uretra

Spojení kosterního svalu se šlachou: koncová oblast svalového vlákna vytváří hluboké invaginace (In), do kterých vybíhají kolagenní fibrily šlachy, procházejí skrz lamina externa sv. vlákna a zakotvují se do sarkolemy. ŠLACHA In In In SVAL ÚHIEM svalová vlákna myofibrily Ross, Pawlina, Histology, 2006

PŘÍČNĚ PRUHOVANÁ SVALOVINA: b) Srdeční svalovina- Myokard podélný řez - neovládáme vůlí, kontrakce je rytmická • KARDIOMYOCYT! = buňka = základní stavební jednotka - velikost: ø15 µm, délka 90 µm - protáhlé, cylindrické buňky s výběžky → tvoří trámčinu, síť - mezi buňkami - prostory - řídké kolagenní vazivo, krevní kapiláry ! - buňky spojeny interkalárními disky (schodovité hranice), spojovací komplexy ( fasciae adherentes, desmosomy, nexy) - jádra - (1 i 2) oválná, centrálně uložená, jemná struktura chromatinu, jadérko příčné interkalární pruhování disk glykogen rozvětvení jádro příčný řez jádra

Srdeční svalovina - v sarkoplasmě: - kontraktilní struktury - myofibrily - uspořádány rovnoběžně s dlouhou osou buňky - pravidelné uspořádaní myofilament v myofibrilách  PŘÍČNÉ PRUHOVÁNÍ - sarkomery (jako v kosterní svalovině) - u pólů jádra - lipidové kapénky, glykogen - lipofuscinová granula (pigment z opotřebování) - mitochondrie - velké množství, mezi myofibrilami - agranulární ER (= sarkoplasmatické retikulum) - diády (T tubulus + jedna terminální cisterna agranulární ER) - GER, GK - nedostatek O2 → ischemie → nekróza (infarkt myokardu) - není schopnost regenerace, hojení vazivovou jizvou

Srdeční svalovina A20 HE jádra (bílé šipky) Podélný řez Příčný řez oblasti u pólů jader (neobsahují myofibrily) jádra (bílé šipky) kapilára kapilára HE Podélný řez Příčný řez

lipofuscinová granula Myokard A20 interkalární disky (velké šipky) lipofuscinová granula jádro endomysium Photomicrograph: Ross, Pawlina, Histology, 2006 erytrocyty v kapiláře dvojjaderný kardiomyocyt

Myokard erytrocyty v kapiláře interkalární disky jádro HH Podélný řez Příčný řez

Modifikované kardiomyocyty tvoří převodní systém srdeční Tvorba a vedení vzruchů Sinusový uzlík (nodální buňky, 25 μm dlouhé, průměr 10 μm) - internodální síňové spoje - atrioventrikulární uzlík atrioventrikulární svazek – pravé a levé raménko (se dělí na přední a zadní svazek). Svazky probíhají v subendokardové vrstvě k srdečnímu hrotu, kde se obracejí a jejich postranní větve vytvářejí kontakty (nexy) s kardiomyocyty pracovního myokardu Purkyňova vlákna - objemné kardiomyocyty (délka 100 μm, průměr 50 μm), kulaté jádro, malý počet myofibril uložených pod sarkolemou. Buňky jsou spojeny pouze pomocí interdigitací a nexů; tvoří malé svazky na jejichž povrchu je lamina externa Mikrofotografie (myokard, Purkyňova vlákna = šipka, pracovní Heidenhainova metoda): Sbírka ÚHIEM kardiomyocyty