Untitled

Charakterystyka ogólna i funkcje tkanki nabłonkowej

• Główne cechy morfologiczne i strukturalne nabłonków:

  • Zwarta budowa komórkowa: komórki ściśle przylegają do siebie, tworząc zwarte pokłady lub warstwy.

  • Znikoma ilość substancji międzykomórkowej: przestrzeń międzykomórkowa jest silnie zredukowana do wąskich szczelin.

  • Obecność błony podstawnej: każda warstwa komórek nabłonkowych spoczywa na wyspecjalizowanej strukturze macierzy zewnątrzkomórkowej, oddzielającej nabłonek od tkanki łącznej.

  • Wyraźna biegunowość komórkowa (polaryzacja): zróżnicowanie morfologiczne, biochemiczne i czynnościowe na domenę szczytową (apikalną), domenę boczną oraz domenę podstawną.

  • Brak unaczynienia krwionośnego: komórki nabłonkowe odżywiane są drogą dyfuzji substancji odżywczych i tlenu z naczyń krwionośnych leżących w podścielisku łącznotkankowym przez błonę podstawną.

• Domeny komórki nabłonkowej:

  • Domena szczytowa (apikalna): zwrócona w stronę światła narządu lub środowiska zewnętrznego; wyposażona w wyspecjalizowane struktury powierzchniowe.

  • Domena boczna: powierzchnia kontaktu z sąsiednimi komórkami; zawiera zróżnicowane kompleksy połączeń międzykomórkowych (zamykające, zwierające, komunikacyjne).

  • Domena podstawna: zakotwiczona w błonie podstawnej za pomocą hemidesmosomów i przyczepów ogniskowych.

  • Przestrzeń parakomórkowa (międzykomórkowa): przestrzeń oddzielająca boczne błony sąsiadujących komórek.

• Zestawienie podstawowych funkcji tkanki nabłonkowej:

  • Ochrona mechaniczna: zabezpieczenie tkanek leżących głębiej przed urazami fizycznymi, chemicznymi i wnikaniem patogenów (domena nabłonków pokrywających, np. naskórka).

  • Izolowanie różnych środowisk: tworzenie selektywnej bariery przepuszczalności pomiędzy światłem narządów a środowiskiem wewnętrznym organizmu (nabłonki wyściełające).

  • Wchłanianie (absorpcja): pobieranie wody, elektrolitów i metabolitów drogą transkomórkową i parakomórkową (np. nabłonek jelita cienkiego, kanalików nerkowych).

  • Wydzielanie (sekrecja): synteza i uwalnianie białek, śluzu, lipidów lub hormonów (nabłonki gruczołowe).

  • Odbiór bodźców zmysłowych: wyspecjalizowane komórki nabłonkowe pełnią funkcje receptorowe w narządach zmysłów (nabłonek węchowy jamy nosowej, kubki smakowe, nabłonek zmysłowy narządu słuchu i równowagi).

Struktury powierzchniowe komórek nabłonkowych

• W domenie szczytowej komórek nabłonkowych występują wyspecjalizowane wypustki cytoplazmatyczne:

  • Rzęski (migawki, cilia).

  • Mikrokosmki (microvilli).

  • Stereocilia.

Rzęski ruchome

• Morfologia i parametry rzęsek ruchomych:

  • Są to duże, ruchome wypustki cytoplazmatyczne otoczone błoną komórkową.

  • Średnica wynosi około $0{,}25\text{--}0{,}3\,\mu\text{m}$.

  • Długość waha się w przedziale $5\text{--}10\,\mu\text{m}$.

  • Poruszają się synchronicznie i skoordynowanie (ruchy metachroniczne), przesuwając śluz i zanieczyszczenia po powierzchni nabłonka.

  • Energię do ruchu czerpią z hydrolizy $\text{ATP}$.

• Budowa aparatu ruchowego rzęski:

  • Aksonema (axonema): aparat ruchowy położony w części osiowej rzęski.

  • Ciałko podstawowe (kinetosom): struktura leżąca w cytoplazmie wierzchołkowej, z którą łączy się zagłębiająca się aksonema; kinetosom zbudowany jest z $9$ tripletów mikrotubul w układzie $9 \times 3 + 0$.

  • Architektura aksonemy rzęski ruchomej opiera się na klasycznym wzorze $9+2$:

  • Na obwodzie znajduje się $9$ par mikrotubul (dubletów).

  • W środku znajduje się $1$ centralna para mikrotubul (singletowych).

• Molekularne składniki aksonemy:

  • Dublety obwodowe: składają się z mikrotubuli A (zbudowanej z $13$ protofilamentów) i mikrotubuli B (zbudowanej z $10\text{--}11$ protofilamentów, dzielącej ścianę z mikrotubulą A).

  • Ramiona dyneinowe: ramiona zewnętrzne i wewnętrzne odchodzące od mikrotubuli A w stronę mikrotubuli B sąsiedniego dubletu; zawierają dyneinę rzęskową wykazującą aktywność ATP-azy.

  • Neksyna: białko elastyczne tworzące mostki spinające sąsiednie dublety mikrotubul na obwodzie.

  • Promienie szprychowe (radial spokes): struktury białkowe biegnące od mikrotubuli A każdego dubletu obwodowego w kierunku osi rzęski, zakończone główkami szprych (spokeheads).

  • Otoczka wewnętrzna (inner sheath): pierścień białkowy otaczający parę centralną mikrotubul.

  • Tektyna: mostek białkowy łączący ze sobą mikrotubule centralnej pary singletowej.

• Mechanizm zginania rzęski ruchomej:

  • Hydroliza $\text{ATP}$ przez dyneinę wyzwala jej aktywność motoryczną wzdłuż mikrotubuli B sąsiedniego dubletu.

  • W izolowanych mikrotubulach (pozbawionych białek wiążących) dyneina generuje teleskopowy ślizg dubletów względem siebie (sliding).

  • W nienaruszonej rzęsce obecność wiązań neksynowych i szprych promienistych ogranicza swobodny ślizg, przekształcając siłę przesuwania w regularne zgięcie rzęski (bending).

• Występowanie nabłonków z rzęskami ruchomymi:

  • Nabłonek oddechowy jamy nosowej, krtani, tchawicy i oskrzeli (aparat rzęskowo-śluzowy transportujący śluz w stronę gardła).

  • Jajowody (transport komórki jajowej ku jamie macicy).

Rzęski pierwotne (nieruchome)

• Ogólna charakterystyka rzęsek pierwotnych:

  • Występują jako pojedyncza wypustka ($1$ rzęska na komórkę) na powierzchni niemal każdej komórki ludzkiego organizmu.

  • Są całkowicie niezdolne do aktywnego ruchu ze względu na specyficzną budowę rdzenia.

  • Rdzeń aksonemalny rzęski pierwotnej ma układ mikrotubul $9+0$ (obecnych jest $9$ par obwodowych, brak centralnej pary mikrotubul oraz ramion dyneinowych).

  • Wyrastają z ciałka podstawnego (kinetosomu pochodzącego z centrosomu matczynego).

  • Błona rzęski pierwotnej zawiera bogaty zestaw receptorów błonowych, kanałów jonowych oraz białek systemów transdukcji sygnałów.

  • Pełnią funkcję „anten sensorycznych” komórki odbierających bodźce świetlne, zapachowe, chemiczne oraz mechaniczne.

  • Odgrywają kluczową rolę w kontroli procesów wzrostu, różnicowania i podziałów komórkowych.

• Funkcja mechanoreceptorowa rzęsek pierwotnych w nerce:

  • Rzęski pierwotne sterczą do światła kanalików nerkowych (np. cewek zbiorczych; obrazowane w mikroskopie elektronowym przy powiększeniu $\times 27\,000$).

  • Wykrywają ruch i przepływ moczu pierwotnego.

  • Bierne wygięcie rzęski pod wpływem strumienia płynu powoduje otwarcie mechanoczułych kanałów wapniowych zlokalizowanych w jej błonie.

  • Kompleks kanałowy tworzą dwa białka: policystyna-1 (białko receptorowe/mechanosensor) oraz policystyna-2 (funkcjonalny kanał wapniowy $\text{TRPP2}$).

  • Otwarcie kanału wywołuje napływ jonów $\text{Ca}^{2+}$ z przestrzeni zewnątrzkomórkowej do cytoplazmy rzęski i komórki.

  • Wzrost stężenia wapnia stymuluje wtórny wyrzut jonów $\text{Ca}^{2+}$ z wewnątrzkomórkowych magazynów siateczki sarkoplazmatycznej/śródplazmatycznej, inicjując kaskadę sygnalizacyjną kontrolującą stan czynnościowy komórki.

Ciliopatie – choroby wadliwych rzęsek

• Wielotorbielowatość nerek (Polycystic Kidney Disease):

  • Wrodzona choroba uwarunkowana genetycznie, występująca z częstością $1/1000$ urodzeń.

  • Podłoże molekularne: nieprawidłowa budowa rzęsek pierwotnych w komórkach nabłonka kanalików nerkowych oraz defekt lub nieprawidłowa lokalizacja białek policystyny-1 i policystyny-2 na wadliwych rzęskach.

  • Patogeneza: brak prawidłowego sygnału wapniowego w odpowiedzi na przepływ moczu skutkuje niekontrolowaną proliferacją komórek nabłonkowych, zmianą ich polaryzacji i formowaniem licznych, rosnących torbieli nerkowych.

  • Skutek kliniczny: stopniowe niszczenie miąższu nerkowego i schyłkowa niewydolność nerek.

• Pierwotna dyskineza rzęsek (Primary Ciliary Dyskinesia – PCD) i Zespół Kartagenera:

  • Zespół nieruchomych rzęsek wynika z mutacji genów kodujących białka rzęsek ruchomych (najczęściej ramion dyneiny lub białek szprychowych).

  • Zespół Kartagenera stanowi około połowy ($50\%$) przypadków chorych z pierwotną dyskinezą rzęsek.

  • Klasyczna triada objawów w zespole Kartagenera:

  1. Przewlekłe infekcje dróg oddechowych: nawracające zapalenia zatok przynosowych oraz rozstrzenie oskrzeli (trwałe, nieodwracalne poszerzenie światła oskrzeli współistniejące ze zniszczeniem rusztowania chrzęstno-mięśniowo-włóknistego ich ściany w następstwie zalegania wydzieliny śluzowej).

  2. Nieruchliwe plemniki: niepłodność męska wynikająca z defektu wici plemników (wić posiada identyczny aparat aksonemalny $9+2$ jak rzęska ruchoma).

  3. Odwrócone położenie trzewi (situs inversus): lustrzane odbicie narządów klatki piersiowej i jamy brzusznej, powstające na etapie gastrulacji w rozwoju embrionalnym w wyniku braku prawidłowego przepływu płynu generowanego przez rzęski węzła pierwotnego embrionu.

Mikrokosmki

• Morfologia i wymiary mikrokosmków:

  • Nieruchome, palcowate wypustki cytoplazmatyczne na szczytowej powierzchni komórek nabłonkowych (występują również na komórkach krwi).

  • Długość wynosi $0{,}5\text{--}1\,\mu\text{m}$.

  • Liczba dochodzi do $3000$ mikrokosmków na jednej komórce nabłonkowej.

  • Główną rolą jest wielokrotne zwiększenie powierzchni chłonnej (absorpcyjnej) komórki; liczba i upakowanie mikrokosmków korelują bezpośrednio z pojemnością chłonną nabłonka.

  • W mikroskopie świetlnym (MŚ) gęsto upakowane mikrokosmki tworzą tzw. rąbek szczoteczkowy (np. w kanalikach proksymalnych nerek) lub rąbek prążkowany (np. w enterocytach jelita cienkiego).

  • Główne miejsca występowania: nabłonek jelita cienkiego i grubego oraz kanalików bliższych nerki (aktywny transport i wchłanianie płynów oraz metabolitów).

• Skład molekularny i struktura rdzenia mikrokosmka:

  • Rdzeń mikrokosmka tworzy równoległy pęczek filamentów aktynowych.

  • Szczyt pęczka mikrokosmka zanurzony jest w czapeczce wierzchołkowej (część bezpostaciowa/amorficzna).

  • Białka wiążące i sieciujące aktynę: wilina oraz fimbryna łączą sąsiednie filamenty aktynowe w sztywny pęczek osiowy.

  • Białka kotwiczące do błony komórkowej: kompleksy cząsteczek miozyny I oraz kalmoduliny łączą pęczek aktynowy poprzecznie z błoną komórkową mikrokosmka.

  • Podstawa rdzenia aktynowego wnika do szczytowej cytoplazmy komórki i zakotwicza się w poziomej siateczce granicznej (terminal web), zbudowanej z filamentów aktynowych, spektryny i cząsteczek pośrednich.

Stereocilia

• Cechy morfologiczne i lokalizacja stereociliów:

  • Są to wyspecjalizowane, bardzo długie mikrokosmki.

  • Wykazują całkowity brak zdolności do aktywnego ruchu (posiadają cytoszkielet aktynowy, a nie mikrotubularny).

  • Budowa: szczytowe wypukłości cytoplazmatyczne ze zmieszanymi strefami cienkimi i grubymi, połączone charakterystycznymi mostkami cytoplazmatycznymi stabilizującymi grube regiony wypustek.

  • Występowanie ograniczone do ściśle określonych narządów:

  • Męskie drogi wyprowadzające: nabłonek przewodu najądrza oraz początkowego odcinka nasieniowodu (funkcja absorpcyjna i wydzielnicza w procesie dojrzewania plemników).

  • Ucho wewnętrzne: receptorowe komórki włoskowate (włosowate) ślimaka i aparatu przedsionkowego (funkcja mechanoreceptorowa w percepcji dźwięku i przyspieszenia).

Połączenia międzykomórkowe i połączenia z błoną podstawną

• Klasyfikacja funkcjonalna połączeń:

  • Połączenia zamykające (zonula occludens, tight junction): uszczelniają przestrzeń międzykomórkową, tworząc barierę nieprzepuszczalną nawet dla małych cząsteczek.

  • Połączenia zwierające (iuncturae adherentes): mechanicznie wytrzymałe połączenia stabilizujące architekturę tkanki i zabezpieczające przed rozerwaniem.

  • Połączenia komunikacyjne (nexus, gap junction, synapsy elektryczne): bezpośrednie kanały metaboliczne i elektryczne łączące cytoplazmy sąsiednich komórek.

  • Połączenia z podłożem: hemidesmosomy oraz połączenia ogniskowe kotwiczące komórkę nabłonkową w błonie podstawnej.

Połączenia zamykające (obwódka zamykająca – zonula occludens)

• Lokalizacja i organizacja przestrzenna:

  • Położone w najbardziej apikalnej części bocznych powierzchni komórek nabłonkowych.

  • Tworzą ciągły pas (obwódkę) dookoła całej komórki, szczególnie w nabłonkach o funkcji wchłaniania i transporcie spolaryzowanym.

  • Zapobiegają swobodnemu przenikaniu cząsteczek zgodnie z gradientem stężeń szlakiem parakomórkowym oraz chronią przed wnikaniem drobnoustrojów i toksyn.

• Budowa molekularna połączenia zamykającego:

  • Transbłonowe białka adhezyjne: specjalne białka z rodziny klaudyn oraz okludyna.

  • Ich zewnątrzkomórkowe pętle łączą się ze sobą w przestrzeni międzykomórkowej, tworząc sieć zgrzanych sznurów zamykających.

  • Szerokość szczeliny międzykomórkowej w miejscu kontaktu zredukowana jest do zaledwie $2\,\text{nm}$.

  • Cytoplazmatyczne białka płytki: białka ZO-1, ZO-2 i ZO-3 łączą wewnątrzkomórkowe domeny klaudyn i okludyn z filamentami aktynowymi cytoszkieletu komórki.

• Rola połączeń zamykających w transporcie glukozy (oś jelito $\rightarrow$ enterocyt $\rightarrow$ krew):

  • Występowanie: enterocyty jelita cienkiego, komórki nabłonkowe kanalików proksymalnych nerek, splot naczyniówkowy ośrodkowego układu nerwowego.

  • Połączenia zamykające uniemożliwiają wsteczną dyfuzję zaabsorbowanej glukozy do światła jelita oraz uniemożliwiają swobodną dyfuzję białek transportowych pomiędzy domeną apikalną a podstawno-boczną (utrzymanie biegunowości błony).

  • Nabłonek jelitowy posiada zróżnicowane transportery: symportowe i uniportowe.

  • Transport glukozy przez enterocyt stanowi przykład transportu aktywnego wtórnego:

  • W domenie apikalnej (rąbek mikrokosmków): symporter sodowo-glukozowy SGLT1 przenosi glukozę ze światła jelita do cytoplazmy wbrew gradientowi stężeń glukozy, wykorzystując energię gradientu elektrochemicznego sodu ($\text{Na}^+$).

  • W domenie podstawno-bocznej: pompa sodowo-potasowa ($\text{Na}^+/\text{K}^+\text{-ATPaza}$) stale usuwa jony sodu do płynu tkankowego przy udziale energii z $\text{ATP}$, utrzymując niski poziom $\text{Na}^+$ w komórce.

  • W domenie podstawno-bocznej: transporter glukozowy GLUT2 (uniport) transportuje glukozę z komórki do płynu pozakomórkowego i naczyń krwionośnych na drodze dyfuzji ułatwionej zgodnie z jej gradientem stężenia.

Połączenia zwierające

Obwódka zwierająca (zonula adherens)

• Położona bezpośrednio poniżej połączenia zamykającego, opasuje komórkę ciągłym pasem.

• Przestrzeń międzykomórkowa wynosi około $20\,\text{nm}$.

• Białka transbłonowe: kadheryny nabłonkowe (E-kadheryny), których wiązanie jest ściśle zależne od obecności jonów $\text{Ca}^{2+}$.

• Białka pośredniczące w cytoplazmie: kateniny ($\alpha$, $\beta$, $\gamma$), winkulina oraz $\alpha$-aktynina.

• Związany cytoszkielet: pęczki filamentów aktynowych siateczki granicznej mikrokosmków.

Plamka zwierająca (desmosom – macula adherens)

• Morfologia i wymiary desmosomu:

  • Plamkowe, dyskowate struktury spajające punktowo sąsiadujące komórki niczym zatrzaski.

  • Szczelina zewnątrzkomórkowa mierzy około $50\,\text{nm}$ szerokości (w wąskim ujęciu $20\text{--}30\,\text{nm}$) i zawiera gęstą blaszkę środkową utworzoną przez zewnątrzkomórkowe domeny kadheryn.

  • Cząsteczki adhezyjne: desmogleina oraz desmokolina (wyspecjalizowane kadheryny desmosomalne wiążące się homofilowo w sposób zależny od jonów $\text{Ca}^{2+}$).

• Budowa cytoplazmatycznej płytki gęstej desmosomu:

  • Cytoplazmatyczne fragmenty desmogleiny i desmokoliny wiążą plakoglobinę ($\gamma$-kateninę).

  • Plakoglobina łączy się z desmoplakiną, która stanowi główny składnik płytki mocującej.

  • W skład płytki wchodzi ponadto plektyna.

  • Desmoplakina i plektyna kotwiczą pętle filamentów pośrednich cytoszkieletu.

• Typy filamentów pośrednich związanych z desmosomami w zależności od tkanki:

  • W nabłonkach: filamenty keratynowe (tonofilamenty cytokeratynowe).

  • W mięśniu sercowym (kardiomiocyty w obrębie wstawek): filamenty desminowe.

  • Rola tkankowa: filamenty pośrednie sąsiednich komórek, połączone mechanicznie poprzez desmosomy, tworzą ciągłą, przestrzenną sieć rozciągającą się w obrębie całej tkanki, co zapewnia wyjątkową odporność na siły ścinające i rozciągające.

• Aspekt kliniczny – Pęcherzyca zwykła (Pemphigus vulgaris):

  • Ciężka, potencjalnie zagrażająca życiu choroba autoimmunologiczna o charakterze wewnątrznabłonkowym.

  • Patogeneza: organizm produkuje autoprzeciwciała skierowane przeciwko kadherynom desmosomalnym – desmogleinie 1 oraz desmogleinie 3 (anty-Dsg1, anty-Dsg3).

  • Skutek: zniszczenie połączeń desmosomalnych pomiędzy keratynocytami naskórka i nabłonka błon śluzowych, prowadzące do rozejścia się komórek – zjawisko akantolizy (acantholysis).

  • Objawy: tworzenie się wiotkich, łatwo pękających pęcherzy śródnaskórkowych (nadwarstwowych) oraz bolesnych nadżerek na skórze i błonach śluzowych (zwłaszcza w jamie ustnej).

  • Diagnostyka: badanie histopatologiczne wycinka skóry (stwierdzenie pęcherza akantolitycznego nad warstwą podstawną), bezpośrednia immunofluorescencja (IF; obecność złogów $\text{IgG}$ w przestrzeniach międzykomórkowych dających obraz sieci rybackiej) oraz testy serologiczne ELISA wykrywające przeciwciała anty-Dsg.

Połączenia komunikacyjne (neksus – nexus, gap junction)

• Struktura kanału nexus:

  • Połączenie złożone z dwóch cylindrycznych półkanałów zwanych koneksonami, zlokalizowanych w przeciwległych błonach komórkowych sąsiednich komórek.

  • Każdy konekson utworzony jest z $6$ podjednostek białkowych – koneksyn.

  • Dwa połączone koneksony tworzą ciągły, hydrofilny kanał wodny łączący bezpośrednio cytoplazmy komórek ponad szczeliną międzykomórkową o szerokości $2\text{--}4\,\text{nm}$.

  • Średnica światła kanału wynosi około $1{,}5\,\text{nm}$.

  • Koneksony mogą być homomeryczne (zbudowane z jednego typu koneksyn) lub heteromeryczne (z różnych koneksyn).

  • Połączone kanały międzykomórkowe dzielą się na homotypowe (identyczne koneksony naprzeciwko siebie) lub heterotypowe (różne koneksony).

  • Bramkowanie kanału: neksus może ulegać otwarciu lub zamknięciu w odpowiedzi na zmianę konformacji koneksyn pod wpływem zmian stężenia jonów $\text{Ca}^{2+}$, pH cytoplazmy lub potencjału błonowego.

• Funkcje połączeń komunikacyjnych:

  • Umożliwiają swobodne przenikanie z pominięciem transportu błonowego jonów nieorganicznych oraz małych cząsteczek rozpuszczalnych w wodzie o masie do około $1\text{--}1{,}5\,\text{kDa}$ (np. nukleotydy, $\text{cAMP}$, $\text{IP}_3$, glukoza, aminokwasy).

  • Działają jako synapsy elektryczne: umożliwiają bezpośredni przepływ ładunków i jonów wzdłuż gradientu elektrochemicznego, co prowadzi do błyskawicznej propagacji potencjału czynnościowego i synchronizacji skurczu komórek.

• Miejsca występowania połączeń nexus:

  • Nabłonki.

  • Mięsień sercowy (kardiomiocyty – wstawki sercowe, synchronizacja skurczu mięśnia sercowego).

  • Komórki miąższu wątroby (hepatocyty – koordynacja metaboliczna).

  • Osteocyty w kości (kontakt poprzez wypustki w kanalikach kostnych).

  • Odontoblasty w zębie.

  • Komórki ziarniste pęcherzyka jajnikowego (odżywianie i kontrola oocytu).

Połączenia z błoną podstawną

• Hemidesmosomy:

  • Połączenia asymetryczne w domenie podstawnej, kotwiczące komórkę nabłonkową w blaszce podstawnej.

  • Skład molekularny:

  • Transbłonowe receptory: integryna $\alpha_6\beta_4$.

  • Wyspecjalizowane białka płytki mocującej: antygen pęcherzycy 1 (BPAG1 / dystonina) oraz antygen pęcherzycy 2 (BPAG2 / kolagen XVII).

  • Włókna kotwiczące z lamininy-332 (dawniej laminina 5).

  • Wewnątrzkomórkowa płytka gęsta hemidesmosomu wiąże pęczki filamentów keratynowych.

• Połączenia ogniskowe (przyczepy ogniskowe):

  • Łączą za pośrednictwem integryn wewnątrzkomórkowe filamenty aktynowe z białkami macierzy zewnątrzkomórkowej (np. fibronektyną).

Błona podstawna

• Budowa warstwowa błony podstawnej:

  • Błona podstawna (basement membrane) = blaszka podstawna (basal lamina) + blaszka siateczkowa (reticular lamina).

  • Blaszka podstawna (wytwarzana przez komórki nabłonkowe) dzieli się na:

  • Blaszkę jasną (lamina lucida).

  • Blaszkę gęstą (lamina densa).

  • Blaszka siateczkowa (wytwarzana przez fibroblasty tkanki łącznej) składa się z warstwy włókien siateczkowych (kolagen typu III) zakotwiczonych w podścielisku.

• Główne składniki wielkocząsteczkowe blaszki podstawnej:

  • Kolagen typu IV:

  • Tworzy wielowymiarową, elastyczną sieć przestrzenną (rusztowanie mechaniczne).

  • Zawiera krótkie włókna zapewniające strukturalną integralność.

  • Jest syntetyzowany i wydzielany przez komórki nabłonkowe.

  • Laminina:

  • Wielkocząsteczkowa glikoproteina o charakterystycznym kształcie krzyża.

  • Posiada odrębne domeny wiążące dla kolagenu typu IV, siarczanu heparanu oraz integryn komórkowych.

  • Zespala blaszkę jasną i blaszkę gęstą z receptorami błony komórkowej (integryny).

  • Entaktyna (nidogen) oraz fibronektyna:

  • Glikoproteiny pełniące rolę wielofunkcyjnego kleju biologicznego (substancji adhezyjnej).

  • Tworzą mostki łączące cząsteczki lamininy z siecią kolagenu typu IV i proteoglikanami.

  • Proteoglikany (np. perlekan):

  • Rdzeń białkowy połączony z silnie uwodnionymi łańcuchami glikozaminoglikanów (siarczan heparanu).

  • Posiadają wysoki ładunek ujemny, dzięki czemu tworzą barierę polianionową regulującą przepływ jonów i naładowanych makrocząsteczek.

• Właściwości mikroskopowe i barwienie:

  • Błona podstawna jest silnie PAS-dodatnia (w barwieniu metodą kwas nadjodowy – odczynnik Schiffa daje intensywnie purpurowo-czerwony odczyn) z powodu wysokiego stężenia reszt wielocukrowych wchodzących w skład glikoprotein i proteoglikanów (dobrze widoczna m.in. pod nabłonkiem wielowarstwowym płaskim przełyku).

• Podstawowe funkcje blaszki podstawnej:

  • Kompartmentalizacja: stanowi fizyczną granicę oddzielającą tkankę łączną od nabłonka, włókien nerwowych lub komórek tkanki mięśniowej.

  • Filtracja molekularna: reguluje selektywny przepływ substancji między tkanką łączną a nabłonkiem (na podstawie masy cząsteczkowej oraz ładunku elektrostatycznego).

  • Wpływ na polaryzację: nadaje i utrzymuje specyficzne właściwości wektorowe komórek w kontakcie z błoną podstawną.

  • Rusztowanie tkankowe: służy jako matryca i podłoże naprowadzające dla migracji komórek podczas embriogenezy oraz procesów regeneracji i naprawy uszkodzonego nabłonka.

Gruczoły – klasyfikacja i charakterystyka histologiczna

Kryteria podziału gruczołów

• Podział ze względu na liczbę komórek budujących gruczoł:

  • Jednokomórkowe: pojedyncze komórki wydzielnicze rozproszone w nabłonku (komórki kubkowe wydzielające śluz, komórki maczugowate).

  • Wielokomórkowe: złożone narządy wydzielnicze (ślinianki, trzustka, gruczoły potowe).

• Podział ze względu na drogę odprowadzania wydzieliny:

  • Egzokrynne (zewnątrzwydzielnicze): uwalniają wydzielinę przez przewody wyprowadzające na powierzchnię nabłonka, do światła narządów rurowych lub jam ciała.

  • Endokrynne (wewnątrzwydzielnicze): pozbawione przewodów wyprowadzających; wydzielają produkty (hormony) bezpośrednio do łożyska naczyń krwionośnych lub limfatycznych.

• Podział ze względu na zasięg oddziaływania wydzieliny (elementy docelowe w organizmie):

  • Autokrynowe: wydzielana substancja oddziałuje na receptory tej samej komórki, która ją wydzieliła.

  • Parakrynowe: wydzielina dyfunduje w płynie międzykomórkowym i oddziałuje na komórki w najbliższym otoczeniu.

  • Egzokrynowe: wydzielanie do środowiska zewnętrznego lub światła narządu.

• Podział gruczołów egzokrynnych ze względu na mechanizm sekrecji:

  • Merokrynowe (ekrynowe): wydzielina opuszcza komórkę na drodze klasycznej egzocytozy ziaren wydzielniczych; brak ubytku błony i cytoplazmy komórki (np. ślinianka przyuszna, zewnątrzwydzielnicza część trzustki, ekrynowe gruczoły potowe).

  • Apokrynowe: wydzielina gromadzi się w szczytowej części komórki, po czym szczytowy fragment cytoplazmy wraz z otoczką błony komórkowej odrywa się i wchodzi w skład wydzieliny (np. wydzielanie kulek tłuszczu w gruczole mlekowym, gruczoły zapachowe skóry).

  • Holokrynowe: cała komórka wydzielnicza ulega stopniowemu zniszczeniu, lizie i rozpadowi, sama stając się wydzieliną; ubytek komórek jest stale uzupełniany przez podziały komórek macierzystych na obwodzie (np. gruczoły łojowe skóry).

• Podział ze względu na typ wytwarzanej wydzieliny białkowej:

  • Komórki/jednostki surowicze.

  • Komórki/jednostki śluzowe.

  • Jednostki mieszane (śluzowo-surowicze).

• Architektura gruczołów egzokrynnych (podział pod względem rozgałęzienia przewodów i kształtu części wydzielniczej):

  • Gruczoły proste (nierozgałęziony przewód wyprowadzający):

  • Cewkowy prosty: krypta jelitowa (Lieberkühna).

  • Cewkowy prosty rozgałęziony: gruczoły odźwiernika żołądka, gruczoły maciczne.

  • Cewkowy prosty zwinięty: gruczoł potowy ekrynowy.

  • Pęcherzykowy prosty: gruczoły cewki moczowej męskiej.

  • Pęcherzykowy prosty rozgałęziony: gruczoł łojowy.

  • Gruczoły złożone (rozgałęziony system przewodów wyprowadzających):

  • Cewkowy złożony: gruczoły dwunastnicze (Brunnera).

  • Pęcherzykowy złożony: część egzokrynna trzustki, ślinianka przyuszna.

  • Cewkowo-pęcherzykowy złożony: ślinianka podżuchwowa, gruczoł mlekowy.

Organizacja histologiczna narządu gruczołowego

• Miąższ (parenchyma): wyspecjalizowane komórki nabłonkowe tworzące odcinki wydzielnicze (pęcherzyki, cewki) oraz system przewodów wyprowadzających.

• Zrąb (stroma): tkanka łączna tworząca torebkę narządu, od której odchodzą pasma łącznotkankowe (przegrody – septa) dzielące narząd na płaty i płaciki; prowadzi naczynia krwionośne, limfatyczne oraz włókna nerwowe.

Jednostki wydzielnicze – komórki śluzowe i surowicze

• Komórki kubkowe (goblet cells):

  • Jednokomórkowe gruczoły śluzowe rozsiane w nabłonku jelita cienkiego, grubego i dróg oddechowych.

  • Syntetyzują i wydzielają mucyny (wielkocząsteczkowe glikoproteiny).

  • W barwieniu hematoksyliną i eozyną (HE) szczytowa cytoplazma jest słabo wybarwiona i optycznie pusta na skutek wypłukania śluzu.

  • W barwieniu metodą PAS ziarna mucynogenu dają intensywnie bordowo-fioletowy odczyn.

• Komórki surowicze:

  • Wytwarzają rzadką, wodnistą wydzielinę bogatą w enzymy białkowe (np. amylazę ślinową, lizozym).

  • Jądra komórkowe: kuliste, regularne, zlokalizowane w dolnej lub środkowej części komórki.

  • Cytoplazma przypodstawna: silnie zasadochłonna (bogata w szorstką siateczkę śródplazmatyczną – RER).

  • Cytoplazma szczytowa: kwasochłonna z widocznymi ziarnami wydzielniczymi (zymogenu).

  • Część wydzielnicza: pęcherzyk surowiczy o bardzo małym, wąskim świetle.

• Komórki śluzowe:

  • Wytwarzają gęstą, lepką wydzielinę bogatą w glikoproteiny (mucyny) pełniącą rolę ochronną i nawilżającą.

  • Jądra komórkowe: silnie spłaszczone, zepchnięte ku podstawie komórki przez gromadzące się ziarna śluzu.

  • Cytoplazma: jasna, słabo barwiąca się w rutynowych preparatach HE (piankowata struktura).

  • Część wydzielnicza: cewka śluzowa o wyraźnie zaznaczonym, szerszym świetle.

• Jednostki mieszane:

  • Występują m.in. w śliniance podżuchwowej i podjęzykowej (ślinianka przyuszna jest gruczołem czysto surowiczym).

  • Składają się z cewek śluzowych zakończonych zgrupowaniami komórek surowiczych w formie czapeczek (półksiężyce surowicze Giannuzziego).

Budowa powłoki wspólnej – skóra

Funkcje i warstwy skóry

• Główne funkcje skóry:

  • Funkcja barierowa: ochrona przed urazami mechanicznymi, chemicznymi, odwodnieniem i wnikaniem patogenów.

  • Ochrona przed promieniowaniem ultrafioletowym: synteza i nagromadzenie melaniny.

  • Funkcja immunologiczna: rozpoznawanie antygenów w ramach układu SALT (Skin-Associated Lymphoid Tissue).

  • Termoregulacja: wydzielanie potu oraz regulacja przepływu krwi w naczyniach skórnych.

  • Odbiór bodźców czuciowych: percepcja dotyku, ucisku, wibracji, bólu i temperatury.

  • Synteza metaboliczna: wytwarzanie cholekalcyferolu (witaminy $\text{D}_3$) pod wpływem promieniowania słonecznego.

• Trzy główne warstwy ściany powłoki skórnej:

  • Naskórek (epidermis): zewnętrzna warstwa nabłonkowa o charakterze ochronnym i rozrodczym, zawiera melaninę nadającą barwę skórze i włosom.

  • Skóra właściwa (dermis): warstwa łącznotkankowa o grubości $1\text{--}3\,\text{mm}$, odżywcza i mechanicznie podtrzymująca; zawiera naczynia krwionośne, zakończenia nerwowe, receptory oraz gruczoły.

  • Tkanka podskórna (hypodermis): zbudowana z tkanki łącznej właściwej luźnej z bardzo obfitym udziałem komórek tłuszczowych (adipocytów żółtych).

Warstwy naskórka i proces keratynizacji

• Keratynocyty układają się w naskórku w $4\text{--}5$ warstw:

  1. Warstwa podstawna (stratum basale / stratum germinativum):

  • Pojedyncza warstwa cylindrycznych lub sześciennych komórek spoczywających na błonie podstawnej.

  • Zawiera komórki macierzyste naskórka o wysokiej aktywności mitotycznej.

  • W cytoplazmie występują tonofibryle zbudowane z keratyny.

  1. Warstwa kolczysta (stratum spinosum):

  • Składa się z kilku pokładów wielobocznych komórek spłaszczających się ku powierzchni.

  • W cytoplazmie w poprzek komórek przebiegają liczne tonofibryle keratynowe.

  • Komórki połączone są ze sobą bardzo licznymi desmosomami (w mikroskopie widoczne jako „mostki międzykomórkowe/kolce”).

  • Obecne keratynosomy (ciałka blaszkowate) zawierające lipidy uszczelniające naskórek.

  1. Warstwa ziarnista (stratum granulosum):

  • Od $1$ do kilku warstw silnie spłaszczonych komórek.

  • Cytoplazma zawiera gęste, zasadochłonne ziarna keratohialiny (zawierające profilagrynę, lorikrynę) oraz liczne tonofibryle.

  • Następuje tu egzocytoza ciałek blaszkowatych do przestrzeni międzykomórkowej (bariera wodoszczelna).

  1. Warstwa jasna (stratum lucidum):

  • Występuje wyłącznie w naskórku skóry grubej.

  • Kwasochłonna, cienka warstwa obumarłych komórek o zatartych granicach, pozbawiona jąder i organelli.

  • Cytoplazma wypełniona niemal całkowicie tonofibrylami zespolonymi białkiem eleidyną; brak ziaren keratohialinowych.

  1. Warstwa zrogowaciała (stratum corneum):

  • Zbudowana z wielu pokładów całkowicie martwych, spłaszczonych, bezjądrzastych płytek rogowych (korneocytów).

  • Komórki szczelnie wypełnione zbitą masą włókien keratyny (przekształconych tonofibryli) spajanych amorficzną keratohialiną.

  • Najbardziej zewnętrzna część podlega ciągłemu złuszczaniu i nosi nazwę warstwy komórek złuszczających się (stratum disjunctum).

Komórki niekeratynocytowe naskórka

• Melanocyty:

  • Pochodzenie embrionalne: wywodzą się z komórek grzebienia nerwowego (neuroektoderma).

  • Lokalizacja: występują głównie w warstwie podstawnej naskórka, rozproszone pomiędzy keratynocytami (średnio $1$ melanocyt przypada na $6\text{--}9$ keratynocytów warstwy podstawnej).

  • Funkcja: synteza i magazynowanie barwnika – melaniny w melanosomach.

  • Relacje z otoczeniem: połączone są z błoną podstawną za pomocą hemidesmosomów, lecz nie tworzą połączeń desmosomalnych z sąsiednimi keratynocytami.

  • Wypustki cytoplazmatyczne: długie, cienkie rozgałęzienia docierają do około $30$ keratynocytów warstwy kolczystej.

  • Jednostka naskórkowej pigmentacji: jeden melanocyt wraz z zespołem keratynocytów, którym przekazuje melanosomy na drodze sekrecji cytokrynowej.

  • Diagnostyka immunohistochemiczna: identyfikowane przy użyciu przeciwciał anty-Melan A.

• Komórki Langerhansa (jasne, pająkowate komórki naskórka):

  • Pochodzenie: wywodzą się ze szpiku kostnego z komórek linii monocytarnej (monocytowo-makrofagowej).

  • Należą do profesjonalnych komórek prezentujących antygen (APC).

  • Udział ilościowy i położenie: stanowią $2\text{--}8\%$ komórek naskórka, najliczniej występują w warstwie kolczystej.

  • Cechy strukturalne: nie zawierają filamentów cytokeratynowych i nie tworzą połączeń desmosomalnych z keratynocytami; posiadają charakterystyczne ziarnistości Birbecka.

  • Rola immunologiczna: współtworzą układ SALT (Skin-Associated Lymphoid Tissue) wraz z keratynocytami i limfocytami T.

  • Odpowiadają za wysoką immunogenność skóry dzięki wysokiej ekspresji cząsteczek zgodności tkankowej: $\text{HLA-A}$, $\text{HLA-B}$, $\text{HLA-C}$ oraz $\text{HLA-DR}$.

  • Działanie: po kontakcie z antygenem w naskórku ulegają aktywacji, wnikają do naczyń limfatycznych, migrują do regionalnego węzła chłonnego oraz śledziony i prezentują przetworzony antygen dziewiczym limfocytom T, indukując swoistą odpowiedź immunologiczną.

• Komórki Merkla:

  • Lokalizacja: warstwa podstawna naskórka, szczególnie obficie w skórze grubej (np. opuszki palców, wargi); spoczywają bezpośrednio na błonie podstawnej.

  • Morfologia: zbliżone kształtem do keratynocytów.

  • Funkcja zmysłowa: mechanoreceptory dotyku o małej sile nacisku (precyzyjne czucie ucisku statycznego).

  • U podstawy komórki znajduje się bezosłonkowe zakończenie neuronu czuciowego (nerve terminal), tworzące tarczkę dotykową Merkla.

  • Cechy neuroendokrynne: w mikroskopie elektronowym (TEM) widoczne liczne ziarnistości neuroendokrynne w cytoplazmie przypodstawnej; wydzielają wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP), enkefalinę oraz pankreostatynę.

Porównanie skóry cienkiej i skóry grubej

• Uwaga pojęciowa: podział na skórę grubą i cienką odnosi się w terminologii histologicznej przede wszystkim do grubości naskórka, a nie całej ściany skóry.

• Skóra cienka (owłosiona):

  • Grubość naskórka: $75\text{--}150\,\mu\text{m}$.

  • Brak warstwy jasnej naskórka (stratum lucidum).

  • Warstwa ziarnista silnie zredukowana (często tylko pojedyncza warstwa komórek).

  • Cienka warstwa rogowa.

  • Obecne mieszki włosowe, mięśnie napinacze włosów oraz gruczoły łojowe.

• Skóra gruba (nieowłosiona):

  • Grubość naskórka: $400\text{--}1400\,\mu\text{m}$.

  • Posiada wszystkie $5$ wyraźnych warstw naskórka (obecna gruba warstwa jasna oraz potężna warstwa zrogowaciała).

  • Występowanie: wyłącznie podeszwy stóp oraz dłoniowa powierzchnia rąk.

  • Całkowity brak mieszków włosowych, brak mięśni napinaczy włosów i brak gruczołów łojowych; bardzo liczne gruczoły potowe ekrynowe.

Skóra właściwa i tkanka podskórna

• Warstwa brodawkowata skóry właściwej (stratum papillare):

  • Stanowi około $1/3$ całkowitej grubości skóry właściwej.

  • Zbudowana z tkanki łącznej luźnej.

  • Skład zrębu: delikatne włókna kolagenowe, sprężyste oraz siateczkowe.

  • Wpukla się w naskórek w postaci brodawek skórnych, stabilizując mechaniczne połączenie skóry właściwej z naskórkiem.

  • Komórki: liczne fibroblasty, mastocyty (komórki tuczne), plazmocyty, makrofagi i limfocyty.

  • Cechuje się bardzo gęstą siecią naczyń krwionośnych włosowatych odżywiających naskórek.

  • Zawiera ciałka dotykowe Meissnera.

• Warstwa siateczkowata skóry właściwej (stratum reticulare):

  • Stanowi około $2/3$ grubości skóry właściwej.

  • Zbudowana z tkanki łącznej zbitej o utkaniu nieregularnym.

  • Skład zrębu: grube, splecione pęczki włókien kolagenowych (głównie kolagen typu I) i włókna sprężyste.

  • Stosunkowo ubogokomórkowa (głównie spoczynkowe fibroblasty).

  • Silnie ukrwiona przez sploty naczyniowe głębokie.

  • Zawiera przydatki skóry (części wydzielnicze gruczołów, korzenie mieszków włosowych).

• Tkanka podskórna (hypodermis):

  • Zbudowana z tkanki łącznej luźnej z obfitymi zrazikami tkanki tłuszczowej żółtej.

  • Zapewnia ruchomość skóry względem powięzi i mięśni, stanowi izolator termiczny oraz magazyn energetyczny.

Ciałka czuciowe skóry

• Ciałka Vatera-Paciniego (ciałka blaszkowate):

  • Odbierają bodźce ucisku oraz wibracje o wysokiej częstotliwości.

  • Lokalizacja: warstwa siateczkowata skóry właściwej oraz tkanka podskórna.

  • Budowa: pojedyncze, centralnie biegnące bezosłonkowe włókno nerwowe otoczone koncentrycznymi warstwami (blaszkami) przekształconych fibroblastów i lemocytów z przestrzeniami wypełnionymi płynem.

• Ciałka dotykowe Meissnera:

  • Odbierają bodźce lekkiego dotyku oraz wibracji o niskiej częstotliwości.

  • Lokalizacja: brodawki skórne warstwy brodawkowatej skóry właściwej (szczególnie opuszki palców i wargi).

  • Zbudowane z wydłużonych komórek Schwanna ułożonych blaszkowato wewnątrz torebki łącznotkankowej, wokół spiralnie biegnącego włókna nerwowego.

Przydatki skóry

• Wytwory naskórka: włosy, paznokcie oraz gruczoły skóry (gruczoły potowe i łojowe) powstają w rozwoju embrionalnym z naskórka (pochodzenie ektodermalne).

Gruczoły potowe

• Ogólna charakterystyka gruczołów potowych:

  • Gruczoły cewkowate pojedyncze.

  • Uchodzą bezpośrednio na powierzchnię naskórka lub do kanału mieszka włosowego.

  • Wytwarzają pot.

• Gruczoły potowe ekrynowe:

  • Proste gruczoły cewkowate o części wydzielniczej zwiniętej w kłębek na granicy skóry właściwej i tkanki podskórnej.

  • Przewód wyprowadzający uchodzi bezpośrednio na wolną powierzchnię naskórka porem potowym.

  • Typ sekrecji: merokrynowy (brak uszkodzenia komórki).

  • Funkcja: termoregulacja ustroju oraz wydalanie wody i zbędnych metabolitów.

  • Rozmieszczenie: niemal całe ciało równomiernie (zwiększona gęstość na skórze dłoni i podeszew stóp).

  • Budowa histologiczna: część wydzielnicza (W) zawiera komórki jasne i ciemne otoczone komórkami mioepitelialnymi (kurczliwymi ułatwiającymi wyciskanie wydzieliny), przewód wyprowadzający (p) wyścielony dwuwarstwowym nabłonkiem sześciennym.

• Gruczoły potowe apokrynowe (zapachowe):

  • Duże gruczoły o szerokim świetle części cewkowej.

  • Najczęściej uchodzą do leja mieszka włosowego powyżej ujścia gruczołu łojowego.

  • Typ sekrecji: apokrynowy.

  • Występowanie: okolice pachowe, krocze, okolice anogenitalne, otoczka brodawki sutkowej.

  • Czynność: ulegają aktywacji hormonalnej w okresie pokwitania.

  • Wydzielanie: następuje pod wpływem bodźców emocjonalnych i stresowych; wydzielina jest gęsta, lepka, początkowo bezwonna; specyficzny zapach potu apokrynowego powstaje wtórnie pod wpływem enzymatycznego rozkładu przez bakterie bytujące na skórze.

Gruczoły łojowe

• Morfologia i lokalizacja:

  • Gruczoły pęcherzykowe proste rozgałęzione.

  • Część wydzielnicza składa się z wydłużonych pęcherzyków wypełnionych wielobocznymi komórkami.

  • Najczęściej uchodzą krótkim przewodem do górnej części mieszka włosowego (wydzielina natłuszcza łodygę włosa i naskórek).

• Typ sekrecji – holokrynia:

  • Na obwodzie pęcherzyka na błonie podstawnej spoczywa pokład spłaszczonych, dzielących się mitotycznie komórek macierzystych (rozrodczych).

  • W miarę przesuwania się komórek potomnych do wnętrza pęcherzyka ulegają one różnicowaniu: syntetyzują i gromadzą kropelki lipidów, ich jądra ulegają piknozie i fragmentacji.

  • Ostatecznie komórki w centrum pęcherzyka obumierają, ulegają całkowitemu rozpadowi i przekształcają się w masę tłuszczową tworzącą łój (sebum).

Aparat włosowy

• Budowa makro- i mikroskopowa włosa:

  • Łodyga włosa: wolna część włosa wystająca ponad powierzchnię naskórka.

  • Korzeń włosa (radix pili): część włosa zagłębiona w skórze właściwej i tkance podskórnej, otoczona mieszkiem włosowym.

  • Cebulka włosa (bulbus pili): dolna, rozszerzona część korzenia, która obejmuje łącznotkankową, unaczynioną i unerwioną brodawkę włosa (papilla pili).

• Różnicowanie komórek macierzy włosa w cebulce:

  • Komórki macierzy (matrix) intensywnie dzielą się i różnicują na dwie główne populacje:

  • Komórki macierzy leżące na szczycie brodawki dają początek trzem warstwom właściwego włosa: rdzeniowi włosa, korze włosa oraz powłoczce włosa.

  • Boczne komórki macierzy różnicują się w komórki pochewki wewnętrznej korzenia (ulegającej rogowaceniu na wysokości ujścia gruczołu łojowego).

  • Pochewka zewnętrzna korzenia stanowi bezpośrednie przedłużenie warstwy podstawnej i warstwy kolczystej naskórka.

  • Błona szklista: zgrubiała błona podstawna oddzielająca pochewkę zewnętrzną od łącznotkankowej torebki włosa.

  • Rogowacenie: komórki włosa w miarę przesuwania się ku górze podlegają stopniowemu, t