Kötő- és támasztószövetek

A kötőszövet a testben a leggyakoribb szövettípus. Más szövetek összekapcsolására és támasztására szolgálnak, valamint szabályozó és immunológiai funkciókkal is rendelkeznek. A kötőszövet sejtekből, főleg fibroblasztokból és extracelluláris mátrixból (ECM) áll. Az ECM specifikus összetétele meghatározza a kötőszövet biokémiai tulajdonságait. Sokféle kötőszövet létezik, a leggyakoribb a laza és tömöttrostos kötőszövet. Specializált kötőszövetek a vér, a vérképző szervek kötőszövete, a zsírszövet és nyirokszövet, illetve embrionális kötőszövet a mezenchima, és az érett kocsonyás kötőszövet.

A kötőszöveti sejtek tulajdonságai

A kötőszöveti sejtek

• Állandó sejtek:
• Fibroblasztok (a kötőszövetben a leggyakoribb sejttípus); A fibrociták és a fibroblasztok ugyanazt a sejttípust írják le két különböző állapotban (nyugalmi és aktív),
• Eredet: Mezenchimális őssejtekből származik,
• Funkció: Az ECM szintézise és organizációja,
• Szövettani jellemzők: Orsó alakú sejtek elágazó elrendezésben,
• Fibrociták: Alacsony metabolikus aktivitású fibroblasztok,
• Miofibroblasztok: Kontraktilis hibrid sejtek, amelyek mind a fibroblastok, mind a simaizomsejtek jellemzőivel rendelkeznek,
• Funkció: Szintetizálja az ECM komponenseit, és részt vesz a sebgyógyulás proliferációs szakaszában,
• Szövettani jellemzők: Megkülönböztethetetlenek a mikroszkóppal a fibroblasztoktól, immunhisztokémiai festés nélkül,
• Kondroblasztok és kondrociták:
• Funkció: az ECM előállítása és fenntartása a porcban.
• Tranziens sejtek:
• Immunsejtek: Limfociták, plazmasejtek, makrofágok és hízósejtek.

Az extracelluláris mátrix

Szervezett, hálószerű szerkezet, amelyet glikozaminoglikánok, proteoglikánok, glikoproteinek, amino-cukrok, laminin, fibronektin és más molekulák alkotnak. Struktúrát biztosít és támogatja a sejtek növekedését és működését.

Kollagén

• Definíció:
• A fibroblasztok által szintetizált és (háromszálú prokollagénként) az extracelluláris térbe szekretált glikoproteinek családja,
• A kollagén az emberben mindenütt jelenlévő és legnagyobb mennyiségben előforduló fehérje,
• Struktúra: A kollagénmolekula egy olyan fehérje, amelynek ismétlődő aminosavsorrendje (Gly-X-Y)_n
• A triplet első aminosava a glicin (a kollagén ¹/₃ glicinből áll),
• X. pozíció: Leggyakrabban prolin (szintén gyakori: Lizin, hidroxilizin),
• Y pozíció: Leggyakrabban hidroxiprolin (szintén gyakori: Lizin, hidroxilizin),
• Funkció: Szervezi, erősíti és rugalmasabbá teszi az extracelluláris mátrixot,
• Típusok:
• A kollagénláncokat kódoló 42 génből 28 fajta kollagén hármas hélixet lehet összeállítani,
• Egyes kollagéntípusok (pl. I., II., III., V., XI. típusú kollagén) rostokat képeznek, míg mások nem (pl. IV., VIII., X. típusú kollagén),
• Lebontás: Enzimatikusan, specifikus kollagenázok (a mátrix metalloproteinázok családjába tartozó cinkfüggő proteinázok) révén,
• Szintézis: A kollagének a DER-ben szintetizálódnak, és kiterjedt poszttranszlációs módosításokon mennek keresztül.

Elasztin

• Definíció: Rugalmas fehérje, amely a rugalmas rostok egyik fő alkotóeleme,
• Karakterisztika:
• Gazdag a nem hidroxilált glicin, prolin és lizin aminosavakban, ellentétben a kollagénben található hidroxilált prolin- és lizinmaradványokkal (hidroxiprolin, hidroxilizin),
• A szövetek rugalmasságát biztosítja (az alternáló α-hélixek és hidrofób domének révén),
• Az elasztin spontán, rendezetlen térszerkezettel rendelkezik (relaxált konformáció), amely csak nyújtáskor vesz fel átmenetileg rendezett formát (a rugalmasság mögött meghúzódó pontos biokémiai mechanizmus nem teljesen ismert),
• Előfordulás: Nagy rugalmasságot és átmeneti nyújtás utáni visszahúzódási képességet igénylő szövetek,
• Nagy artériák (pl. aorta),
• Tüdő,
• Bőr,
• Hangszalagok,
• Rugalmas szalagok (pl. a ligg. flava, amelyek a csigolyákat kötik össze, és amelyek képesek mind laza, mind feszített állapotot felvenni): Segítik a gerincoszlopot abban, hogy a flexió után ismét függőleges helyzetbe kerüljön,
• Szintézis: Több elasztinmolekula keresztkötődik (polimerizáció), és rugalmas rostokká alakulnak,
• A fibrillin képezi a tropoelasztin lefektetéséhez szükséges állványzatot,
• A tropoelasztin keresztkötése extracellulárisan történik a transzglutamináz és liziloxidáz segítségével,
• Degradáció: Enzimatikusan az elasztázon keresztül (az elasztáz gátlása α1-antitripszin által).

Glikozaminoglikánok (GAG)

• Definíció:
• Az ECM nagy térfogati hányadát alkotó, többszörösen negatív töltésű, ismétlődő diszacharid egységekből álló, el nem ágazó poliszacharidláncok családja,
• Az "amino" szó a GAG-ban a szénhidrátláncban lévő aminocukorra utal, nem pedig az aminosavakra,
• Struktúra: Ismétlődő diszacharid egységek polimerje,
• Első cukor: Uronsav-származék (pl. glükuronsav),
• Második cukor: Hexozamin (pl. az N-acetilglükozamin aminocukor); kivételt képez a keratán-szulfát, amelynek első cukorfajtája a galaktóz,
• 4 fő csoport: E csoportok közötti különbség a különböző cukormolekulák, amelyek a diszacharid egységekben ismétlődnek,
• Hialuronsav,
• Kondroitin-szulfát és dermatán-szulfát,
• Heparan-szulfát,
• Keratán-szulfát
• Funkció:
• Megköti a vizet a kötőszövetben a negatív töltése miatt: Tompítóként viselkedik, amely lehetővé teszi a szövetek számára, hogy külsőleg alkalmazott stressz hatására átmenetileg megváltoztassák az alakjukat, majd visszatérjenek eredeti állapotukba,
• A proteoglikánok összetevője: A GAG-ok a proteoglikán molekulaosztály építőköveit alkotják. A proteoglikánok akkor alakulnak ki, amikor több GAG-lánc kapcsolódik egy fehérjéhez.

Proteoglikánok

• Definíció: Számos kovalensen kapcsolt GAG-oldallánccal rendelkező fehérjék,
• Funkciók:
• H₂O megkötése → energia elnyelés és támogató funkció (pl. porcban → ellenállás a kompresszióval szemben),
• Sejt-sejt-kötés vagy sejt-mátrix kötés kialakulása,
• További jelátviteli és szabályozó funkciók (pl. jelzőmolekulák megkötése révén),
• Példák:
• Aggrekán: Nagyméretű proteoglikán, amely a porcban hialuronsavval aggregátumként található → energia elnyelés, kompressziónak való ellenállás,
• Dekorin: Kis proteoglikán, amely kollagén rostokat köt meg → szabályozza a fibrillumok összeállását.

Glikoproteinek

• Definíció: Rövid szénhidrát-oldalláncokkal rendelkező fehérjék, amelyek hozzájárulnak az extracelluláris mátrix szerveződéséhez azáltal, hogy specifikus kötőhelyeket kínálnak a sejtek és más mátrixmolekulák számára,
• Példák:
• Fibronektin:
• A sejt-mátrix kölcsönhatásokban fontos glikoprotein,
• Funkció: kollagénhez és integrinekhez kötődik, és fontos szerepet játszik az embriogenezisben (szabályozza a sejtvándorlást) és a vérzéscsillapításban (a fibrinmolekulák keresztkötése a trombocitákkal és a fibroblasztokkal),
• Laminin:
• A bazális lamina fő alkotóeleme és szervezője (a IV-es típusú kollagén mellett),
• Funkció: kollagénekhez, integrinekhez és proteoglikánokhoz kötődik.

Kötőszöveti típusok

Zsírszövet

A zsírszövet a kötőszövet egy típusa, amely főként zsírsejtekből áll. Az egész testben megtalálható, és számos fontos funkciót tölt be: Szerkezeti támaszt nyújt kipárnáz bizonyos területeket (pl. vesék, talp), szigetelőrétegként szolgál, amely megakadályozza a bőr hőveszteségét, és energiát tárol a hosszabb éhezési időszakokra. Bár a zsírszövet szigetelő és energiatároló funkciói döntő evolúciós előnyöket biztosítanak, szerepük a modern korban csökkent. Napjainkban az iparosodott társadalmakban, ahol az élelmiszer könnyen elérhető és megfizethető, a zsírszövet energiatárolóként betöltött pozitív szerepe megfordult, és komoly egészségügyi problémává vált (elhízás). A csecsemőknél azonban a zsírszövet továbbra is központi szerepet játszik a testhő fenntartásában, és a súlyos betegségben szenvedő egyéneknél a testben lévő energiaraktárak lényegesen hozzájárulnak a homeosztázis fenntartásához.

A zsírszövetnek két típusa van. A barna zsírszövet az újszülötteknél bőséges, de felnőttkorban a mennyisége lecsökken. Elsődleges funkciója a hipotermia megelőzése a termogenezis révén. A fehér zsírszövet egész életen át jelen marad, és a szervezet legfontosabb energiatartalékaként szolgál, valamint hormonokat is termel.

Fehér zsírszövet

• Struktúra:
• Makroszkóposan:
• Kötőszöveti szeptumokkal lebenyekre osztott szövet, amelyekben idegek, erek és nyirokerek is találhatók,
• Sárga színű,
• Mikroszkóposan:
• Monovakuoláris adipocitákból áll, periférián elhelyezkedő lapított maggal,
• A vakuolumok trigliceridekkel vannak tele,
• Fehér színű,
• Immunhisztokémia: A vimentin pozitívan festődik,
• Vaszkularizált kötőszövettel körülvéve,
• Funkció:
• Energia tárolás:
• Éhezés → trigliceridek lebontása a zsírszövetből → ketontestek → elsődleges energiaforrás az agy számára,
• A triglicerid lebontása megakadályozza a fehérjék lebomlását és a szervi elégtelenséget,
• Reguláció:
• Anabolizmus: Az aadipociták hipertrófiáján (a lipidvákuum bővül) és hiperpláziáján (az őssejt-tartalékok révén) keresztül fokozott lipogenezist eredményez,
• Katabolizmus: Lipolízis,
• Szigetelés: A szubkután zírszövet hőszigetelést biztosít,
• Strukturális támogatás:
• A mechanikai igénybevételnek kitett területek (talp) párnázása,
• A szerveket a helyükön tartja (pl. a szemgolyót a szemüregben, a vesemedencét a veseüregben tartja),
• Hormon (adipokin) szekréció:
• Leptin:
• A nucl. ventromedialis hypothalamiban fejti ki hatását, és teltségérzetet vált ki (étvágycsökkentő),
• Csökken alváshiányban vagy éhezés idején,
• Mutációk a leptin génben → veleszületett elhízás,
• Gyulladásos állapotokban a szintje megnövekszik,
• Ösztrogének: Az adipociták citokróm P-450 aromatázt expresszálnak, amely katalizálja a szteroidok ösztrogénekké történő átalakulását (azaz az androsztenediont ösztonná alakítja),
• Lipofil biomolekulák (pl. zsírban oldódó vitaminok) tárolása:
• Obezitás → megnövekedett zsírszövet → az androgén fokozott átalakulása ösztrogénné → fokozott ösztrogéneknek való kitettség → az emlő- és endometriumrák fokozott kockázata,
• Az inzulin hatása a zsírszövetre:
• Glükózbevitel a lipogenezishez ↑
• Lipolízis ↓
• GLUT4 transzporterek expressziója → fokozott glükózfelvétel az adipocitákba,
• Előfordulás:
• Depot zsír: Szubkután, hasi régió,
• Szigetelő zsír: Szubkután,
• Szerkezeti zsír:
• Makroszkóposan látható: Szemgödrök, a koszorúerek szulcusa, a vese zsírkapszulája, talp, omentum majus,
• Mikroszkóposan látható: Kis adipocita csoportok mindenütt előfordulnak a test strómájában.

Barna zsírszövet

• Struktúra:
• Makroszkóposan:
• Szín: Barna a magas vastartalmú mitokondriumok miatt,
• Ugyanaz a szerkezet, mint a fehér zsírszövetnél,
• Mikroszkóposan:
• Gazdag mitokondriumokban és kapillárisokban,
• Kisebbek, mint a fehér zsírszövet zsírsejtjei,
• Több vakuolumot tartalmaznak (a fehér zsírszövetben látható egyetlen vakuolum helyett),
• Funkció: Hőtermelés,
• Mechanizmus:A mitokondriumokban lévő légzési lánc leválasztása termogenin segítségével, hogy ATP helyett hőt termeljen,
• Folyamat: Hideg inger → szimpatikotonia → noradrenalin felszabadulás → az adipociták β3-adrenerg receptorainak stimulálása a zsírégetéshez (béta-oxidáció),
• A béta-oxidáció során sok redukáló ekvivalens (NADH + H⁺, FADH₂) halmozódik fel és kerül be a légzési láncba,
• Az UCP szétkapcsoló fehérje (termogenin), egy fehérjecsatorna beépül a belső mitokondriális membránba → a mitokondriális membrán megnövekedett permeabilitása → H⁺ beáramlása a mitokondrium mátrixába, megkerülve az ATP-szintetáz csatornát → az elektronátvitel folytatódik, de az ATP-szintézis leáll → a proton-mozgató erőből származó energia hő formájában szabadul fel, ahelyett, hogy az ADP-ből ATP-t termelne,
• Jelentősége: Az újszülött és a téli álmot alvó állatok hőtermelése; újszülötteknél reszketés csak akkor jelentkezik, ha nagy hidegnek vannak kitéve,
• Előfordulás:
• Csecsemőknél: Különösen a nyakon és a mellkason,
• Felnőtteknél: Csak a csigolyák, az erek (a nagy artériák mentén), a mediastinum és a kulcscsont körül.