Differenzierung und postzelluläre Strukturen
Der Prozess der Spezialisierung beginnt mit Stammzellen, die teilungsfähig sind. Im Zuge der Differenzierung erwirbt die Zelle spezifische Organellen, Inklusionen oder Fortsätze, während sie nicht mehr benötigte Strukturen abbaut und oft ihre Teilungsfähigkeit verliert. Das Resultat ist eine reife spezialisierte Zelle oder die Bildung von postzellulären und überzellulären Strukturen.
Postzelluläre Strukturen stammen von gewöhnlichen Zellen ab, verlieren jedoch im Laufe ihrer Entwicklung den Kern und oft auch die Organellen vollständig. Wichtig ist zu verstehen, dass es sich dabei nicht um Zerfallsfragmente handelt, sondern um Elemente, die ideal an eine bestimmte Funktion angepasst sind. Sie sind alle von einer Plasmalemma umgeben.
Im menschlichen Körper gehören dazu Haare, Nägel, Hornschuppen der Epidermis (Korneozyten) sowie Blutelemente — Erythrozyten und Thrombozyten. Im Blutausstrich erscheinen Erythrozyten als Scheiben mit einer charakteristischen Aufhellung im Zentrum. Diese Morphologie ist auf die Form der bikonkaven Scheibe zurückzuführen: In der Mitte ist die Struktur dünner als an der Peripherie, was die Lichttransmission bei der Mikroskopie verändert.
Überzelluläre Strukturen: Symplasten und Synzytien
Die überzelluläre Organisationsebene der Gewebe wird durch Strukturen repräsentiert, die zelluläres Material zusammenführen.
Symplast — dies ist ein einheitlicher zytoplasmatischer Raum, der von einer gemeinsamen Plasmalemma bedeckt ist und mehrere oder sogar zahlreiche Kerne enthält. Meistens entstehen Symplasten durch die Fusion einzelner Zellen. Klassische Beispiele: Skelettmuskelfasern, Osteoklasten des Knochengewebes und die äußere Schicht des Trophoblasten der Plazenta. Manchmal entsteht Mehrkernigkeit durch eine unvollständige Teilung, bei der sich der Kern teilt, das Zytoplasma jedoch nicht. In einer Skelettmuskelfasern (z. B. im Längsschnitt der Zunge) sind die multiplen länglichen Kerne an die Peripherie, direkt unter die Plasmalemma, gedrängt, und die Faser selbst hat eine längliche Form mit Querstreifung.
Synzytium bildet sich auf andere Weise. Es ist eine Ansammlung von Zellen, die als Ergebnis einer unvollständigen Teilung (Zytotomie) entstanden ist. Die Kerne teilen sich, aber die Zellen trennen sich nicht vollständig, sondern bleiben über zytoplasmatische Brücken verbunden. Beim Menschen sind so die Keimzellvorläufer aufgebaut: Oogonien bei Embryonen und Spermatogenesezellen bei Männern.
Historischer Hintergrund: Früher wurden fälschlicherweise der Herzmuskel, das Nerven- und das Retikuläre Gewebe zu den Synzytien gezählt. Heute ist bewiesen, dass Kardiomyozyten und Neuronen sehr eng in Kontakt stehen, aber eigenständige Einheiten ohne echte zytoplasmatische Brücken sind.
Interzellularsubstanz
Die histologische Zelltheorie postuliert, dass die Interzellularsubstanz ein Produkt der Zellaktivität ist. Chemische Vorläufer werden intrazellulär synthetisiert, durch Exozytose in den extrazellulären Raum abgegeben, wo ihre Endmontage (Polymerisation) stattfindet.
Die Interzellularsubstanz besteht aus Fasern, amorpher Grundsubstanz und komplexen Strukturen (Basal- und elastischen Membranen, Knochenlamellen). Im Bindegewebe übertrifft sie das Zellvolumen, während sie im Epithel- und Nervengewebe praktisch fehlt.
Morphologie der Matrix in mikroskopischen Präparaten:
- Stratum reticulare der Dermis: Kollagenfasern überwiegen. Sie bilden dicke, dicht aneinanderliegende, in verschiedene Richtungen verlaufende Bündel. Bei Eosin-Färbung zeigen sie Oxyphilie (färben sich rosa an).
- Hyaliner Knorpel: Die Interzellularsubstanz nimmt das Hauptvolumen ein, erscheint jedoch homogen (strukturlos). Dünne Kollagenfibrillen werden von reichlich amorpher Grundsubstanz maskiert und sind bei Standardfärbung nicht erkennbar.
Zellmorphologie in mikroskopischen Präparaten
Die Zellmorphologie ist äußerst variabel: von kugelig und polygonal bis spindelförmig und sternförmig. In der Zytologie wird die Form von Epithelzellen anhand des Verhältnisses von Höhe zu Breite bestimmt:
- Platt: Die Höhe ist merklich geringer als die Breite.
- Kubisch: Höhe und Breite sind ungefähr gleich.
- Zylindrisch (prismatisch): Die Höhe übersteigt die Breite.
Die Vielfalt der Formen ist am Nierenpräparat gut zu erkennen. In einigen Tubuli sind kubische Zellen mit runden Kernen zu sehen, in anderen schmale und hohe zylindrische Zellen, deren runder Kern in den basalen Teil (weg vom Lumen) verschoben ist, während die dünnen Tubuli mit Plattenepithel ausgekleidet sind.
Blutzellen im Ausstrich (nach Romanowsky gefärbt) zeigen andere Besonderheiten. Neutrophile Granulozyten haben eine sphärische Form, ihr Kern ist segmentiert (in Teile unterteilt, die durch schmale Stege verbunden sind), und im Zytoplasma ist eine rosaviolette spezifische Granulierung sichtbar.
Fortsatzreiche Zellen werden durch Neuronen anschaulich repräsentiert. In einem mit Nigrosin gefärbten Präparat ist ein runder Körper mit zentral gelegenem Kern und zahlreichen davon abzweigenden, sich verzweigenden Fortsätzen klar visualisierbar.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Über welche Organellen verfügen Erythrozyten?
Reife menschliche Erythrozyten besitzen keinerlei intrazelluläre Organellen. Untersuchungen mittels Elektronenmikroskopie bestätigen das vollständige Fehlen von Mitochondrien, endoplasmatischem Retikulum, Ribosomen und Kernapparat; im Zytoplasma von Dizyten sind nur Elemente des Zytoskeletts vorhanden. Der Prozess der Befreiung von Organellen findet im Endstadium der Differenzierung von Blutzellen statt, wenn junge Formen (Retikulozyten) die granuliertes-retikuläre Substanz endgültig verlieren.
Welche Fasertypen sind Bestandteil der Interzellularsubstanz des Bindegewebes?
Die Interzellularsubstanz des Bindegewebes umfasst folgende Fasertypen:
- Kollagenfasern;
- elastische Fasern;
- retikuläre Fasern.
Neben den Fasern umfasst die Interzellularsubstanz des Bindegewebes die amorphe Grundsubstanz, die eine nicht-faserige Komponente darstellt.
Wie verläuft der Prozess der Exozytose bei der Bildung der Interzellularsubstanz?
Bei der Bildung der Interzellularsubstanz werden chemische Vorläufer innerhalb der Zellen synthetisiert und dann durch Exozytose in den extrazellulären Raum abgegeben. Exozytose ist die Ausschleusung von Substanzen aus der Zelle in das Blut oder den Interzellularraum, einschließlich Proteinen der extrazellulären Matrix; in den meisten Fällen wird sie durch die Änderung der Calciumionenkonzentration im Zytoplasma reguliert. Die endgültige Montage der Komponenten der Interzellularsubstanz erfolgt außerhalb der Zelle.
Ein Symplast ist eine „FUSION“ (viele Kerne in einem gemeinsamen zytoplasmatischen Meer). Ein Synzytium ist ein „NETZWERK“ (die Zellen bleiben einzeln, halten aber über zytoplasmatische Brücken zusammen).
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Warum gelten Erythrozyten nicht als echte Zellen?
In der Histologie werden reife Erythrozyten den postzellulären Strukturen zugeordnet, da sie sich an den Gasaustausch angepasst haben, indem sie Kern und die meisten Organellen vollständig verloren haben.
Worin liegt der Hauptunterschied in der Morphologie zwischen Symplast und Synzytium?
Ein Symplast ist von einer gemeinsamen Plasmalemma umgeben und enthält viele Kerne in einem gemeinsamen Zytoplasma. Ein Synzytium besteht aus einzelnen Zellen, die ihre Grenzen bewahren, aber über zytoplasmatische Brücken verbunden sind.
Gehört das Myokard (Herzmuskel) zu den Synzytien?
Nein. Obwohl Kardiomyozyten für eine synchrone Kontraktion eng miteinander in Kontakt stehen, gibt es zwischen ihnen keine echten zytoplasmatischen Brücken, weshalb das Myokard kein Synzytium ist.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Mechanismen der Bildung und Verzweigung von Nervenzellfortsätzen (Neuronen)
- Morphologie der Osteoklasten und der äußeren Schicht des Plazentatrophoblasten
- Spezifische Granulierung neutrophiler Granulozyten
- Der Prozess der Polymerisation der Interzellularsubstanz im extrazellulären Raum
- Histogenese von Basal- und elastischen Membranen
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