Samenvatting bij de 6e druk van Histology: A Text and Atlas van Ross en Pawlina

Leeswijzer bij Histology: A Text and Atlas van Ross & Pawlina

Over dit boek

Opbouw van het boek

• Combinatie tussen tekst en atlas, die de klinische en functionele correlaten van histologie benadrukt.

Gebruik van het boek

• Het boek is geschreven voor het academische onderwijs, maar kan uiteraard ook dienen als naslagwerk in de wetenschap of in de praktijk.

Historie van het boek

Gegevens bij de 7e druk

• Auteurs: Michael H. Ross and Wojciech Pawlina

• ISBN: 9781469889313

• Jaar van uitgave: 2015

• Aantal pagina's: 992

• Aantal hoofdstukken: 25

• Belangrijkste wijzigingen ten opzichte van de vorige druk:

  • Bijgewerkte inhoud over cellulaire en moleculaire biologie, aangepast aan recente ontwikkelingen in het veld.

  • Alle illustraties zijn volledig herzien en er zijn 101 secties toegevoegd geven voor het herhalen van essentiële informatie uit voorgaande hoofdstukken.

Gegevens bij de 6e druk

• Auteurs: Michael H. Ross and Wojciech Pawlina

• ISBN: 9781451101508

• Jaar van uitgave:

• Aantal pagina's: 928

Wat is de essentie van histologie en bijbehorende methodiek? - Chapter 1

De histologie gaat over het begrijpen van de microanatomie van cellen, weefsels en organen en hoe structuur en functie samenhangen. Vaak wordt gebruik gemaakt van de lichtmicroscoop, maar voor een meer gedetailleerde weergave wordt de elektronenmicroscoop (EM) gebruikt. Om iets te weten te komen over de cel en de moleculaire biologie wordt van verschillende technieken gebruik gemaakt:

• Histochemie en cytochemie

• Immunofluorescentie

• Autoradiografie

• Weefselkweek

• Centrifugatie om cellen en organellen te scheiden

• Gespecialiseerde microscopie

Wanneer je onder de normale microscoop naar coupes kijkt, zijn deze meestal behandeld met formaline, paraffine, hematoxyline en eosine.

De eerste stap bij het maken van een preparaat, is zorgen dat de structuur behouden blijft, door middel van fixatie. Fixatie zorgt voor:

• Stoppen van het celmetabolisme

• Voorkomen dat door enzymen het preparaat verteerd wordt door autolyse

• Pathogene micro-organismen doden, zoals bacteriën, schimmels en virussen

• Het sterker maken van het preparaat

Formaline is het meest gebruikte fixatiemiddel. Het bestaat uit tot 37% verdunde formaldehyde. Echter, formaline behoudt niet alle cel- en weefselcomponenten. Een ander fixatiemiddel dat daarom vaak gebruikt wordt, vooral bij preparaten voor de EM, is osmium oxide.

Een preparaat moet in zeer dunne plakjes gesneden worden, om onder de microscoop bekeken te kunnen worden. Daarom wordt het in de tweede stap gemengd met gesmolten paraffine. Wanneer de paraffine is afgekoeld en hard is geworden, wordt het in coupes gesneden.

Als derde stap wordt gezorgd dat het preparaat gekleurd wordt, zodat er iets te zien is onder de microscoop. Dit gebeurt vaak met een combinatie van hematoxyline en eosine, ook wel H&E-kleuring genoemd. Deze kleuring is echter niet geschikt bij het bekijken van elastisch materiaal, basaal membranen en vetten. In dit geval wordt er gebruik gemaakt van andere kleuringsmethoden.

Specifieke chemische procedures kunnen informatie geven over de functie van de cel en de extracellulaire componenten van weefsels. Ze kunnen gebaseerd zijn op bindingen van een kleurstof, of de enzymatische activiteit van een celcomponent. De samenstelling van een weefsel dat geprepareerd is, is meestal anders dan die van een levend weefsel.

Geprepareerde weefsels bevatten vaak grote moleculen die niet oplossen in het fixatiemiddel. Deze vormen de basis van de organisatie van de cel. Veel weefselcomponenten gaan echter verloren tijdens de H&E-kleuring. Deze kunnen meestal bewaard blijven door het gebruik van een ander fixatiemiddel.

Er zijn chemisch gezien twee soorten kleurstoffen: zure en basische. Een zure kleurstof, zoals eosine, is negatief geladen en bindt dus aan positief geladen cellen. Basische kleurstoffen zijn positief geladen en binden dus aan negatief geladen componenten. Het binden van kleurstoffen wordt ook beïnvloedt door de pH van de omgeving.

Bepaalde celstructuren zijn basofilisch (houdend van basisch). Voorbeelden hiervan zijn de nucleolus, cytoplasmacomponenten en extracellulaire materialen. Er bestaat ook acidofilische (houdend van acid = zuur) celstructuren, voorbeelden hiervan zijn cytoplasmafilamenten, intracellulaire membranen en extracellulaire vezels.

Wat is de histologie van weefsels? - Chapter 4

Weefsels zijn georganiseerde groepen cellen die een of meerdere specifieke functies uitvoeren. Vaak kun je verschillende weefsels van elkaar onderscheiden onder een lichtmicroscoop. Ze zijn vooral herkenbaar aan de manier waarop de cellen ten opzichte van elkaar gelegen zijn. Cellen in weefsels communiceren met elkaar via gap junctions. Er zijn vier basis categorieën:

• Epitheelweefsel bedekt het lichaamsoppervlak, de lichaamsholtes en het vormt klieren.

• Bindweefsel ondersteunt de andere drie categorieën qua structuur en qua functie.

• Spierweefsel bestaat uit cellen met een samentrekkingsvermogen en het is verantwoordelijk voor beweging.

• Zenuwweefsel ontvangt en stuurt informatie van binnen en buiten het lichaam om zo de activiteit van het lichaam te kunnen controleren en besturen.

Iedere categorie wordt ook weer opgesplitst in verdere subgroepen. Epitheelcellen kunnen enkel, semi-meerlagig, of meerlagig zijn. Er zijn cel-cel verbindingen die een barrière creëren tussen het vrije oppervlakte en het aangrenzende bindweefsel. De intercellulaire ruimte tussen epitheel cellen is minimaal. Bindweefsel is juist erg gescheiden van elkaar, het materiaal dat tussen de cellen zit heet extracellulaire matrix. Bindweefsel wordt onderverdeeld in losmazig bindweefsel en straf bindweefsel. Spierweefsel is te herkennen aan de ordening van de cellen, deze liggen in gedistingeerde bundels. Zenuwcellen zijn gespecialiseerd in het overbrengen van elektrische signalen. Elke zenuwcel heeft één lang axon en meerdere dendrieten.

Wat is de histologie van het epitheelweefsel? - Chapter 5

Inleiding

Epitheel bedekt lichaamsoppervlakten, lichaamsholten en klieren. Epitheel is niet gevasculariseerd ( het bevat geen bloedvaten). De cellen waaruit het epitheel bestaat hebben drie belangrijke kenmerken:

• Ze zijn sterk aan elkaar gelinkt, door middel van specifieke cel-tot-cel-adhesiemoleculen. Zo worden cel-junctions gevormd.

• Ze zijn gepolariseerd en daardoor, en door de morfologische oppervlaktekenmerken, hebben ze verschillende functies. Ze hebben een vrij oppervlak, het apicale membraan, een lateraal membraan en een basaal membraan. Afhankelijk van de functie van het epitheel, verschillen de verhoudingen.

• Het basale oppervlak is verankerd aan een onderliggend basaalmembraan, een laag zonder cellen, eiwit-polysacharide-rijk, die te zien is onder de microscoop.

Epitheel zorgt voor een selectieve barrière tussen het externe milieu en het onderliggende bindweefsel. Het kan de passage van specifieke stoffen toelaten of juist verhinderen.

Epitheel (eigenschappen)

De indeling van epitheel is beschrijvend en gebaseerd op twee kenmerken, namelijk het aantal cellagen en de vorm van de cellen. De naam zegt dus iets over de structuur en niet over de functie. Termen die gebruikt worden zijn:

• Simpel/eenlagig: één cellaag dik

• Gestratificeerd/meerlagig: twee of meer cellagen

• Plat/plaveisel: de breedte is groter dan de dikte

• Kubisch: breedte, dikte en hoogte zijn even groot

• Cilindrisch: de hoogte is veel groter dan de breedte

Er zijn ook nog twee speciale categorieën epitheel:

• Pseudomeerlagig epitheel: dit lijkt meerlagig, aangezien sommige cellen de vrije oppervlakte niet bereiken, maar alle cellen zitten vast aan het basaalmembraan. Dus eigenlijk is het eenlagig epitheel.

• Transitioneel epitheel (urotheel): deze term wordt specifiek gebruikt voor het epitheel dat het onderste gedeelte van de urineweg bekleedt. Dit bestaat uit meerlagig epitheel, maar met specifieke morfologische karakteristieken.

Endotheel en mesotheel is eenlagig plaveiselepitheel dat in het vasculaire systeem en de lichaamsholten ligt.

• Endotheel: het epitheel aan de binnenkant van bloedvaten en lymfevaten.

• Endocard: aan de binnenkant van de atria en ventrikels van het hart.

• Mesotheel: aan de binnenkant van de gesloten holtes in het lichaam, zoals de buikholte, het pericard en de pleuraholten.

Verschillende epitheelvormen hebben ook verschillende functies in het lichaam, afhankelijk van het orgaan waarin het zich bevindt.

• Secretie: in de maag en de maagklieren.

• Absorptie: in de darmen en de nieren.

• Transport: door motile cilia die cellen of stoffen langs het epitheel verplaatsen, of juist van en naar het bindweefsel.

• Bescherming: de huid en het epitheel in de blaas.

• Receptie: signalen ontvangen en doorgeven, zoals op de tong, neus, oor en oog.

Cellen zijn polair, waardoor ze een apicale, laterale en basale kant hebben. Elk oppervlak heeft specifieke biochemische karakteristieken. Het apicale domein is altijd gericht naar het exterieure oppervlak, of het lumen van een holte. Het laterale domein communiceert met aangrenzende cellen en zorgt voor hechting. Het basale domein rust op de basale lamina en verankert de cellen aan het onderliggende bindweefsel.

Vrijwel alle apicale epitheelcellen hebben speciale structuren om hun specifieke functies te kunnen uitvoeren. Dit zijn enzymen, ionkanalen, ionpompen en microvilli, sterocilia en cilia. De microvilli zijn vingerachtige cytoplasmatische projecties die zorgen voor transport van vloeistof en het absorberen van metabolieten.

De laterale epitheelcellen hebben veel cel-tot-celadhesiemoleculen (CAM’s). Deze zijn onderdeel van gespecialiseerde celjunctions. Er zijn verschillende soorten:

• Occluding junctions: ondoorlaatbaarHistology, hoofdstuk 4: Tissues

• Weefsels zijn georganiseerde groepen cellen die een of meerdere specifieke functies uitvoeren. Vaak kun je verschillende weefsels van elkaar onderscheiden onder een lichtmicroscoop. Ze zijn vooral herkenbaar aan de manier waarop de cellen ten opzichte van elkaar gelegen zijn. Cellen in weefsels communiceren met elkaar via gap junctions. Er zijn vier basis categorieën:

• Epitheelweefsel bedekt het lichaamsoppervlak, de lichaamsholtes en het vormt klieren.

• Bindweefsel ondersteunt de andere drie categorieën qua structuur en qua functie.

• Spierweefsel bestaat uit cellen met een samentrekkingsvermogen en het is verantwoordelijk voor beweging.

• Zenuwweefsel ontvangt en stuurt informatie van binnen en buiten het lichaam om zo de activiteit van het lichaam te kunnen controleren en besturen.

• Iedere categorie wordt ook weer opgesplitst in verdere subgroepen. Epitheelcellen kunnen enkel, semi-meerlagig, of meerlagig zijn. Er zijn cel-cel verbindingen die een barrière creëren tussen het vrije oppervlakte en het aangrenzende bindweefsel. De intercellulaire ruimte tussen epitheel cellen is minimaal. Bindweefsel is juist erg gescheiden van elkaar, het materiaal dat tussen de cellen zit heet extracellulaire matrix. Bindweefsel wordt onderverdeeld in losmazig bindweefsel en straf bindweefsel. Spierweefsel is te herkennen aan de ordening van de cellen, deze liggen in gedistingeerde bundels. Zenuwcellen zijn gespecialiseerd in het overbrengen van elektrische signalen. Elke zenuwcel heeft één lang axon en meerdere dendrieten.

Epitheel (kernmerken)

Epitheel bedekt lichaamsoppervlakten, lichaamsholten en klieren. Epitheel is niet gevasculariseerd (het bevat geen bloedvaten). De cellen waaruit het epitheel bestaat hebben drie belangrijke kenmerken:

• Ze zijn sterk aan elkaar gelinkt, door middel van specifieke cel-tot-cel-adhesiemoleculen. Zo worden cel-junctions gevormd.

• Ze zijn gepolariseerd en daardoor, en door de morfologische oppervlaktekenmerken, hebben ze verschillende functies. Ze hebben een vrij oppervlak, het apicale membraan, een lateraal membraan en een basaal membraan. Afhankelijk van de functie van het epitheel, verschillen de verhoudingen.

• Het basale oppervlak is verankerd aan een onderliggend basaalmembraan, een laag zonder cellen, eiwit-polysacharide-rijk, die te zien is onder de microscoop.

• Epitheel zorgt voor een selectieve barrière tussen het externe milieu en het onderliggende bindweefsel. Het kan de passage van specifieke stoffen toelaten of juist verhinderen.

Classificatie

De indeling van epitheel is beschrijvend en gebaseerd op twee kenmerken, namelijk het aantal cellagen en de vorm van de cellen. De naam zegt dus iets over de structuur en niet over de functie.

• Termen die gebruikt worden zijn:

• Simpel/eenlagig: één cellaag dik

• Gestratificeerd/meerlagig: twee of meer cellagen

• Plat/plaveisel: de breedte is groter dan de dikte

• Kubisch: breedte, dikte en hoogte zijn even groot

• Cilindrisch: de hoogte is veel groter dan de breedte

Er zijn ook nog twee speciale categorieën epitheel:

• Pseudomeerlagig epitheel: dit lijkt meerlagig, aangezien sommige cellen de vrije oppervlakte niet bereiken, maar alle cellen zitten vast aan het basaalmembraan. Dus eigenlijk is het eenlagig epitheel.

• Transitioneel epitheel (urotheel): deze term wordt specifiek gebruikt voor het epitheel dat het onderste gedeelte van de urineweg bekleedt. Dit bestaat uit meerlagig epitheel, maar met specifieke morfologische karakteristieken.

• Endotheel en mesotheel is eenlagig plaveiselepitheel dat in het vasculaire systeem en de lichaamsholten ligt.

• Endotheel: het epitheel aan de binnenkant van bloedvaten en lymfevaten.

• Endocard: aan de binnenkant van de atria en ventrikels van het hart.

• Mesotheel: aan de binnenkant van de gesloten holtes in het lichaam, zoals de buikholte, het pericard en de pleuraholten.

Verschillende epitheelvormen hebben ook verschillende functies in het lichaam, afhankelijk van het orgaan waarin het zich bevindt.

• Secretie: in de maag en de maagklieren.

• Absorptie: in de darmen en de nieren.

• Transport: door motile cilia die cellen of stoffen langs het epitheel verplaatsen, of juist van en naar het bindweefsel.

• Bescherming: de huid en het epitheel in de blaas.

• Receptie: signalen ontvangen en doorgeven, zoals op de tong, neus, oor en oog.

Cellen zijn polair, waardoor ze een apicale, laterale en basale kant hebben. Elk oppervlak heeft specifieke biochemische karakteristieken. Het apicale domein is altijd gericht naar het exterieure oppervlak, of het lumen van een holte. Het laterale domein communiceert met aangrenzende cellen en zorgt voor hechting. Het basale domein rust op de basale lamina en verankert de cellen aan het onderliggende bindweefsel. Vrijwel alle apicale epitheelcellen hebben speciale structuren om hun specifieke functies te kunnen uitvoeren. Dit zijn enzymen, ionkanal, het epitheel is een barrière. Ze worden ook tight junctions genoemd. Ze zorgen voor de scheiding tussen verschillende weefselcompartimenten.

• Anchoring junctions: zorgen voor mechanische stabiliteit, door het cytoskelet van de cellen aan elkaar te houden. Ze zorgen voor de structurele eenheid van het epitheel.

• Communication junctions: zorgen voor communicatie tussen verschillende cellen door middel van kleine moleculen.

Plooien in het laterale celoppervlak, de plicae, zorgen voor een enorme oppervlaktevergroting. Dit is met name belangrijk voor epitheel dat moet zorgen voor vloeistof- en elektrolytentransport, zoals in de darmen en galblaas. Bij actief vloeistoftransport worden natriumionen uit het cytoplasma gepompt door de Natrium-Kalium-ATPase-pomp die in het membraan zit. Anionen diffunderen vervolgens over het membraan om de elektrische neutraliteit te behouden en zo komt water van het cytoplasma in de intercellulaire ruimte, gedreven door de osmotische gradiënt. De intercellulaire ruimte wordt groter doordat er meer water inkomt, maar kan maar tot een bepaald volume opzwellen, dankzij de junctions die de cellen bij elkaar houden. Zo wordt hydrostatische druk opgebouwd in de intercellulaire ruimte. Door de druk wordt een isotone vloeistof van de ruimte in het onderliggende bindweefsel geperst. De occluding junctions voorkomen dat de vloeistof de andere kant op stroomt.

Klieren worden onderverdeeld in twee grote groepen, afhankelijk van hoe ze hun producten uitscheiden:

• Exocriene klieren secreteren hun producten direct op het oppervlak of via kanalen of buizen die in direct contact met het lumen staan.

• Endocriene klieren hebben geen afvoerbuis. Ze secreteren hun producten in het bindweefsel, vanwaar ze naar hun doelcellen gaan via de bloedbaan. De producten zijn hormonen.

Tractus digestivus

Epitheelweefsel

Het menselijk lichaam bestaat uit vier basistypen weefsels: epitheel, bindweefsel, spierweefsel en zenuwweefsel. Deze weefsels samen vormen de organen en systemen van het lichaam. Bindweefsel wordt gekenmerkt door een overvloed aan extracellulaire matrix. Spierweefsel bestaat uit langwerpige cellen, die gespecialiseerd zijn in contractie en beweging. Zenuwweefsel bestaat uit uitgestrekte cellen, die zenuwimpulsen kunnen doorgeven. Eptiheelweefsel bedekt het lichaamsoppervlak en de lichaamsholten. Deze weefsels bestaan uit zeer dicht opeengeplaatste cellen met weinig extracellulaire matrix.

Organen kunnen worden ingedeeld in:

• Parenchym, dat opgebouwd is uit cellen, en verantwoordelijk is voor de hoofdfunctie van het orgaan;

• Stroma, het ondersteunende weefsel (meestal bindweefsel).

De holten van de tractus digestivus zijn ook bedekt met epitheelweefsel. De hoofdfuncties van epitheelweefsel in het algemeen zijn:

• Het bedekken en beschermen van oppervlaktes;

• Het mogelijk maken van absorptie;

• Het mogelijk maken van secretie;

• Zorgen voor contractiemogelijkheden.

De vormen en afmetingen van epitheelcellen kunnen variëren van cilindrisch, kubisch tot laag-plaveisel. De nucleaire vorm komt meestal ruwweg overeen met de celvorm. Onder epitheelweefsel bevindt zich meestal bindweefsel, dit bindweefsel wordt de lamina propria genoemd. Het lamina propria geeft niet alleen steun aan het epitheelweefsel, maar voedt het ook en verbindt het aan onderliggende weefsels. Tussen de epitheelcellen en het lamina propria bevindt zich vaak de basale lamina. Deze basale lamina bestaat voornamelijk uit extracellulaire matrix met de macromoleculen laminine, collageen en entactine. Voedingsstoffen voor epitheelcellen moeten hierdoorheen diffunderen.

Het epitheel en het verzorgende bindweefsel samen noemen we de mucosa. Deze laag wordt zo genoemd omdat hij bedekt is met een laagje slijm/mucus. Dit wordt gevormd door slijmbekercellen en/of slijmkliertjes net onder het epitheel zoals bijvoorbeeld in de oesophagus. Ook in de mondholte is er sprake van een mucosa.

Epitheelcellen zijn vaak polair. De basale kant is de kant van de cel die aan het bindweefsel grenst, en de apicale kant grenst aan het lumen. De laterale zijde van epitheelcellen betreft de zijde waarmee de cellen in contact staan met elkaar. Het contactoppervlak tussen epitheel en bindweefsel is vaak onregelmatig met zogenaamde papillae, zodat de hechting sterker is.

Kruispunten (junctions)

Verschillende membraangeassocieerde structuren spelen een rol bij de adhesie en communicatie tussen cellen. De laterale en basale membraanzijden van epitheelcellen bevatten junctions. Deze junctions kunnen verschillende functies hebben:

• Het voorkomen dat materiaal tussen twee cellen door kan;

• Het verbinden van twee verschillende weefsellagen of van cellen onderling;

• Het vormen van kanalen waardoor communicatie plaats kan vinden.

Tight junctions bevinden zich aan de laterale zijde van de epitheelcellen, maar liggen meer richting de apicale zijde van de cel en vormen een band om de cel heen. Tight junctions zorgen voornamelijk voor een afdichting tussen meerdere cellen. Tight junctions worden gevormd door transmembraaneiwitten, namelijk occludine en claudine. Zij hebben als hoofdfunctie het vormen van een vlak waar stoffen niet doorheen kunnen komen. Door de tight junctions is er tevens een scheiding in het membraan van de betreffende epitheelcellen aanwezig. Doordat alle cellen van het epitheel op het traject tussen oesophagus en anus met tight junctions aan elkaar vast zitten en zo de intercellulaire ruimte afsluiten, vindt er door het epitheel van het maagdarmkanaal alleen transport plaats via de epitheelcellen en niet tussen de cellen door (op erg kleine moleculen na). Ook alle klierepitheelcellen zitten met tight junctions aan elkaar.

Adherens junctions hebben als hoofdfunctie het verbinden van twee epitheelcellen met elkaar. Dit gebeurt door cadherines, die zijn gebonden aan actinefilamenten in de cel.

Desmosomen zijn junctions die een soort drukknopjes vormen tussen de cellen. Deze verbinden de intermedaire filamenten van cellen met elkaar. Desmosomen bieden stevigheid tussen de cellen.

Gap junctions bestaan uit connexines, die samen een soort van kanaaltjes (connexonen) tussen cellen vormen. Deze maken de uitwisseling van voedingstoffen en signaalstoffen mogelijk.

Hemidesmosomen komen voor in het contactgebied tussen epitheel en basale lamina. Deze junctions worden gevormd met behulp van integrine.

Epitheelweefsel bevat geen bloedvaten. Voedingstoffen moeten vanuit de basale lamina naar het epitheelweefsel diffunderen en worden opgenomen vanaf het basale oppervlak van de epitheelcellen. De epitheelcellen in de dunne darm bevatten aan hun apicale zijde zogenaamde microvilli. Microvilli bestaan uit actinefilamenten die aan elkaar zijn ‘gecrosslinkt’ en aan het omliggende plasmamembraan. Microvilli vergroten het oppervlak van het darmepitheel waardoor er meer opname van verteringsproducten mogelijk is. Daarnaast bevatten de microvilli in de brush border van de darm bepaalde enzymen, die de vertering completeren.

Epitheeltypes

Epitheelweefsel kan grofweg verdeeld worden in twee groepen: bedekkend epitheel en klierachtig epitheel.

1. Bedekkend (covering/lining) epitheellagen betreffen weefsels waarin cellen georganiseerd zijn in lagen die het externe oppervlak of holtes in het lichaam bedekken. Zij worden ingedeeld naar het aantal cellagen waaruit het weefsel bestaat. Eenlagig/simpel epitheel bestaat uit één laag cellen. Dit soort epitheel vinden we in bloedvaten en absorberende organen. Meerlagig epitheel (de naam zegt het al) bevat meer dan één laag epitheelcellen. Meestal zijn de cellen onregelmatig van vorm. De functie van dit soort eptiheel is vooral het bieden van bescherming.

2. Klierachtig (glandular) epitheel bestaat uit cellen die gespecialiseerd zijn in het uitscheiden van stoffen (bijvoorbeeld slijmbekercellen). De secreetmoleculen worden vaak in blaasjes opgeslagen voordat ze worden uitgescheiden.

Klieren

De meeste klieren vormen zich uit epithelia als uitgroeiingen naar het onderliggende bindweefsel, variërend in vorm van eenvoudige buisjes of blaasjes tot boomvormige sterk vertakte klieren. De klieren ontwikkeling zich in de foetus door celproliferatie van de epitheelcellen, gevolgd door differentiatie. De oorspronkelijke epitheelcellen kunnen in de klieren verschillende functies gaan uitoefenen, bijvoorbeeld secreet maken of de afvoergangen bekleden. Er bestaan ook eencellige klieren, slijmbekercellen bijvoorbeeld.

Exocriene klieren houden contact met het epitheel waaruit ze ontstaan zijn en lozen hun producten in het lumen van afvoergangen, dat door dit oorspronkelijke epitheel bekleed wordt. Deze afvoergangen leiden naar organen of het lichaamsoppervlak.

Exocriene kliersecretie kan ingedeeld worden in drie soorten:

1. Merocriene secretie omvat typische exocytose van eiwitten en glycoproteïnen. De meeste klieren doen aan merocriene secretie.

2. Bij holocriene secretie wordt de cel gevuld met het secreet. Vervolgens wordt de cel verstoord en valt deze uiteen. Talgklieren werken met behulp van holocriene secretie.

3. Apocriene secretie is een tussenvorm tussen merocriene en halocriene secretie. Het secreet is meestal een vetdruppel, die samen met een deel cytoplasma en celmembraan de cel verlaat. Hierbij gaat dus slechts een deel van de cel verloren. Zweetklieren werken met behulp van apocriene secretie.

Exocriene klieren kunnen zowel sereus als muceus secreet produceren. Sereus secreet bevat voornamelijk niet-geglycosyleerde eiwitten, terwijl muceus secreet voornamelijk sterk geglycosyleerde eiwitten genaamdmucines bevat.

Endocriene klieren verliezen in de loop van hun ontwikkeling het contact met het bovenliggende epitheel en geven hun klierproducten aan de bloedbaan af. De geproduceerde hormonen verplaatsen zich vervolgens in de bloedcirculatie en binden aan specifieke receptoren van doelwitorganen. Deze klieren hebben dus geen afvoerbuizen.

De vertering van het voedsel wordt door producten van exocriene klieren tot stand gebracht. Het aanzetten van de exocriene klieren tot secretie wordt deels gereguleerd door entero-endocriene kliercellen(cholecystokinine (CCK), secretine), en deels door zenuwen (neurologisch) geregeld. Aan het einde van epitheliale vertakkingen zitten de cellen die het secreet maken in de grotere exocriene klieren. Dit zijn de zogenoemde acini die zich kenmerken door het bezit van secreetgranula. Sereuze klieren maken eiwit, muceuze klieren produceren slijm. Mucus is vrijvertaald slijm. De suikerketens zijn zeer hygroscopische (= vochtaantrekkende) moleculen die in het darmweefsel op diverse manieren functioneel zijn. Ze beschermen bijvoorbeeld het weefsel en waarborgen het glijden van het voedsel door het maagdarmkanaal.

De cellen van de afvoergangen waaraan de secreetmakende cellen liggen veranderen vaak de ionensamenstelling van het primair gevormde spijsverteringssap.

Entero-endocriene cellen (EEC)

De entero-endocriene cellen (neuro-endocriene cellen, EEC) zijn een type kliercel die overal in het maagdarmkanaal verspreid tussen de andere epitheelcellen liggen, dus zeker niet alleen in het maagepitheel. Deze groep kliercellen omvat zeer verschillende celtypen wat betreft het product wat ze maken. Het product van entero-endocriene cellen heeft vaak een hormoon- of neurotransmitter-werking. De EEC’s scheiden hun klierproduct aan de baso-laterale kant van de cel uit. Sommige van deze producten oefenen hun werking uit in de directe omgeving (paracrien) en andere worden in de bloedbaan opgenomen en naar elders vervoerd voordat ze werkzaam worden (endocrien).

Er zijn twee soorten EEC’s die hun informatie op verschillende plekken oppikken. De eerste soort (de EEC die met zijn apex aan het lumen grenst) haalt zijn informatie uit het lumen. De tweede soort (de EEC die niet aan het lumen grens met zijn apex) haalt zijn informatie waarschijnlijk uit de lokale omgeving aan de basale celkant.

Transport door epitheelweefsel

Alle cellen hebben de mogelijkheid ionen actief tegen hun elektrochemische gradiënt in te pompen. Sommige epitheelcellen transporteren ionen van hun apicale zijde naar hun basale zijde of andersom; dit transport heet transcellulair transport. Tight junctions spelen een belangrijke rol bij dit transport door te voorkomen dat ionen heen of terug kunnen diffunderen via de extracellulaire matrix. Ook endo- en exocytose spelen een rol bij het opnemen en afgeven van stoffen door epitheelcellen.

Celvernieuwing

Epitheelweefsel heeft een relatief labiele structuur en wordt constant vernieuwd als gevolg van mitotische activiteiten. In meerlagig epitheel vindt celvernieuwing alleen in de basale laag plaats. Stamcellen zijn alleen aanwezig in beperkte niches.

Wat is de histologie van het bindweefsel volgens Ross & Pawlina? - Chapter 6

Inleiding

Het bindweefsel of extracellulaire matrix is het ondersteunende weefsel en het weefsel dat weefsels en organen verbindt. Er bestaan verschillende bindweefseltypes. Dit hangt samen met de verhouding van de grondsubstantie, die opgebouwd kan zijn uit verschillende soorten vezels en weefselvloeistof. Been en kraakbeen zijn bijzondere type bindweefsel en zullen in aparte hoofdstukken worden behandeld.

Belangrijkste functies van bindweefsel zijn:

1. Steunfunctie: Denk hierbij aan bot, kraakbeen, ligamenten en pezen.

2. Mediumfunctie voor het transport van cellen (afweer) en van stoffen (aanvoer van voedingsstoffen en afvoer van schadelijke stoffen): In het bindweefsel bevinden zich de bloedvaten en lymfevaten, die voor celtransport zorgen.

3. Beschermende functie tegen de verspreiding van micro-organismen: De opbouw van het bindweefsel voorkomt snelle verspreiding van micro-organismen.

4. Herstelfunctie na beschadiging

5. Opslagfunctie: De opbouw van het bindweefsel maakt bijvoorbeeld vetopslag mogelijk.

Bindweefsel is afkomstig van het mesoderm, waaruit het mesenchym (embryonale kiemweefsel) ontwikkelt. De multipotente mesenchymale cellen migreren door het lichaam en vormen de verschillende bindweefseltypes.

Extracellulaire matrix

De extracellulaire matrix bestaat uit:

1. Grondsubstantie: Deze cellen vormen een ruimtelijk netwerk, waarin cellen hun functie kunnen uitoefenen.

2. Vezels: zie grondsubstantie

3. Weefselvloeistof: Een intermediair medium waarlangs voedingsstoffen en afvalstoffen kunnen worden uitgewisseld tussen cellen en bloed- en lymfevaten.

Grondsubstantie

De grondsubstantie vult de ruimte tussen cellen en vezels. Door de hoge viscositeit belemmert het daarnaast de verspreiding van micro-organismen.

De grondsubstantie bestaat uit:

1. Proteoglycanen (PG’s)

Proteoglycanen bij binding van glycosamineglycanen (GAG’s) aan een as-eiwit. Er worden twee typen glycosamineglycanen (GAG’s) onderscheiden:

• Ongesulfateerd/neutraal mucopolysacharide: hyalonzuur
• Gesulfateerd/zure mucopolysacharide: chondroïtinesulfaat, dermatansulfaat, heparansulfaat en keratansulfaat. Deze bestaan uit repeterende disacharide-eenheden van uronzuur en hexosamine.

De belangrijkste proteoglycanen bestaan uit een as-eiwit en dermatansulfaat, chondroïtinesulfaat en heparansulfaat. Hyalonzuur kan NIET aan een as-eiwit binden en GEEN proteoglycaan vormen. Proteoglycanen binden zich aan hyalonzuur of bepaalde types collageen, afhankelijk van hun samenstelling. Proteoglycanen en glycosamineglycanen zijn sterk hydrofiel. Zij kunnen kationen binden en hebben een mantel van watermoleculen om zich heen. De mantel van watermoleculen kan sterk wisselen en bepaalt daarmee in hoge mate het volume dat wordt opgenomen in het bindweefsel.

2. Structurele glycoproteïnen

Dit zijn verbindingen die bestaan uit eiwitten, waaraan vertakte ketens monosachariden verbonden zijn. Deze spelen een rol in:

• Interactie tussen cellen
• Hechting van cellen aan vezels of andere componenten van de extracellulaire matrix.

Verschillende voorbeelden van structurele glycoproteïnen zijn:

• Fibronectine:

  • Wordt voornamelijk aangemaakt door fibroblasten

  • Kan binden met cellen, collagene vezels en glycosamineglycanen

  • Betrokken bij celadhesie en migratieprocessen. Heeft ook een belangrijke rol in de embryonale fase en speelt mogelijk een rol bij de invasie van kankercellen.

• Laminine:

  • Speelt een rol bij de hechting van epitheel aan de lamina basalis. Heeft ook een belangrijke rol in de embryonale fase en speelt mogelijk een rol bij de invasie van kankercellen.

• Chondronectine:

  • Komt vooral voor in kraakbeen

  • Speelt een rol bij de adhesie van chondrocyten aan collageen type II

• Integrinen:

  • Matrixreceptoren die zich bevinden op de oppervlakte van de cel.

  • Kunnen binden aan glycosamineglycanen, collageen en fibronectine.

  • Door koppeling en ontkoppeling kunnen cellen over het substraat voortbewegen en de omgeving verkennen. Intracellulair zijn ze vooral gebonden aan actine- en keratinefilamenten.

Lysosomale stapelingsziekten

Probleem: cellen missen een of meer lysosomale enzymen, die zorgen voor afbraak van proteoglycanen. Dit leidt tot stapeling van glycosaminoglycanen in de lysosomen, die sterk zwellen. Het metabolisme wordt hierdoor verstoord, waardoor patiënten op jonge leeftijd komen te overlijden.

Voorbeelden: syndroom van Hurler, Hunter, Sanfilippo of Morquio.

Hyaluronidase producerende bacteriën

Probleem: Hyaluronidase breekt glycosaminoglycanen (als hyaluronzuur) af. Deze bacteriën hebben een sterk invasief vermogen, omdat zij de viscositeit van de grondsubstantie verminderen.

Voorbeeld: streptokokken.

Vezels

Bindweefsel bestaat voor het grootste gedeelte uit collagene vezels en elastische vezels. Collagene vezels bevatten het eiwit collageen en zorgen voor de stevigheid van het bindweefsel. De elastische weefsels bevatten het eiwit elastine en zorgen voor een zekere elasticiteit van het bindweefsel. De verhouding van de vezels hangt sterk samen met de eigenschappen van het bindweefsel.

Collageen

Dit is het meest voorkomende eiwit in ons lichaam (30% van het drooggewicht). Collageen wordt geproduceerd door:

• Fibroblasten
• Chondroblasten
• Osteoblasten
• Gladde spiercellen
• Cellen van Schwann

Er worden verschillende typen collageen onderscheiden op basis van vorm en functie:

1. Fibrilvormende collagenen: Deze maken fibrillen (de kleinste bestanddelen van collageen, die samen vezels vormen). Dit zijn collageen type I, II, III, V en XI. Type I is hiervan de meest voorkomende.

2. Netwerkvormende collagenen: vormen een netwerk dat deel uitmaakt van de lamina basalis. Dit is collageen type IV.

3. Verankerende collagenen: Vormt fibrillen die collagene vezels hechten aan de lamina basalis. Een voorbeeld hiervan is collageen type VII.

Collageen wordt intracellulair als procollageen opgebouwd uit glycine, proline en lysine. Na uitscheiding wordt het omgezet in tropocollageen, dat bestaat uit drie ketens van polypeptide alfa, die een drievoudige helix vormen. Verschillen in samenstelling van de polypeptideketens kenmerkt de verschillende collageentypen. De tropocollageenmoleculen worden gestapeld tot collagene fibrillen, die een periodieke dwarsstreping vertonen van altijd 64 nm. Deze collagene fibrillen kunnen samengevoegd worden tot collagene vezels, die collagene bundels kunnen vormen.

De biosynthese van collageen type I wordt als model gebruikt voor de vorming van collageen. De biosynthese van collageen type I vindt stapsgewijs plaats:

1. Polypeptide alfa ketens worden gevormd door ribosomen aan de oppervlakte van het ruw endoplasmatisch reticulum en getransporteerd naar het lumen van het ruw endoplasmatisch reticulum. De ketens bevatten onder andere de aminozuren proline en lysine.

2. Hydroxylering van proline en lysine vindt plaats wanneer deze zijn ingebouwd en de keten een bepaalde lengte heeft bereikt. Vitamine C vormt hierbij een co-enzym.

3. Glycosylering van hydroxylysine: Door verschillende collageentypen wordt een wisselende hoeveelheid koolhydraten aan het hydroxylysine.

4. Aan beide kanten van de alfa-ketens worden zogenaamde registratiepeptiden gebonden. Deze zorgen er waarschijnlijk voor dat de alfa keten op de juiste plaats wordt gebonden in de drievoudige helix en houden het procollageen oplosbaar in het ruw endoplasmatisch reticulum.

5. Het procollageen wordt uit de celgetransporteerd. Hier worden de registratiepeptiden afgesplitst door procollageenpeptidase. Hierdoor ontstaat het minder hydrofiele tropocollageen, dat collageenfibrillen vormt.

6. Collageenfibrillen voegen zich samen en vormen zo collageenvezels en meerdere vezels vormen een collageenbundel. Bij deze aggregatie spelen proteoglycanen en glycoproteïnen een belangrijke rol.

Ziekten door collageensynthese verstoringen

Ehlers-Danlossyndroom

• type IV: Defect bij transcriptie of translatie van collageen type III. Symptomen zijn rupturen in arteriën en darm.

• type VI: Defect in lysinehydroxylering. Symptoom is een toegenomen huidelasticiteit.

• type VII: Door een afname van activiteit van procollageen ontstaan meer ontwrichtingen en verrekkingen.

Scheurbuik: Door een gebrek aan vitamine C (cofactor voor prolinehydroxylase) ontstaan tandvleesontstekingen en bloedingen.

Osteogenesis imperfecta: Door een verandering van één nucleotide in het gen voor collageen type I ontstaan spontane botbreuken en hartproblemen.

Daarnaast komen ook bepaalde sclerotische ziekten voor. Door een bovenmatige ophoping van collageen ontstaat een verharding van weefsel en wordt de functie verstoord van de huid, het spijsverteringskanaal en de nieren

Herkennen van collageen

Met het blote oog: In fascie en pezen ziet collageen er wit uit, doordat het zeer weinig doorbloed wordt. Onder de lichtmicroscoop hebben collagene vezels een diameter van 1-20 micrometer en vaak een golvend en kronkelend beloop. Collageen vezels zijn acidofiel en kunnen selectief worden aangekleurd met siriusrood. Collageen type III kan een ruimtelijk netwerk vormen. Dit komt voor in het beenmerg, in lymfoïde organen (milt, lymfeklieren), lever en endocriene klieren. De vezels worden door interfibrillaire bruggen bijeen gehouden, die door het grote gehalte aan proteoglycanen en glycoproteïnen zwart aankleuren bij aankleuring met zilverzouten.

Elastische vezels

Elastische vezels bestaan voor het overgrote deel uit het eiwit elastine. Dit is een eiwit dat tot 1,5 keer zijn eigen lengte kan rekken en weer terug kan veren. Elastische vezels dragen dan ook bij aan de veerkracht van de vaatwand. De elastische vezels vormen een netwerk tussen de collagene vezels. De weefsels zijn in sterke mate vervormbaar, omdat de collagene vezels:

1. Een golvend verloop hebben

2. Ten opzichte van elkaar kunnen verschuiven, omdat ze niet door vertakkingen met elkaar verbonden zijn

3. Samendrukbaar zijn

Een netwerk van elastische vezels ontwikkelt zich in drie fases:

1. Oxytalanvezels worden gevormd uit bundels van microfibrillen, die onder andere uit fibrilline bestaan

2. Elastine depositie tussen de oxytalanvezels, waardoor elauninevezels ontstaan.

3. Verdere ophoping elastine in het centrum van de elauninevezels, waarbij zij omringd blijven door een dunne laag microfibrillen. Deze elastische vezels vormen het belangrijkste onderdeel van het netwerk.

Pro-elastine wordt uitgescheiden door fibroblasten en gladde spiercellen in de wand van bloedvaten. Pro-elastine polymeriseert tot elastine. Elastine is resistent tegen de meeste enzyman, maar kan afgebroken worden door elastase. De samenstelling van elastine lijkt op die van collageen, maar elastine bevat twee bijzondere aminozuren: desmosine en isodemosine.

Syndroom van Marfan

Probleem: Gen mutatie van het gen dat codeert voor fibrilline. Hierdoor ontstaat een gebrek aan weerstand tegen druk- en trekkrachten in weefsel die rijk zijn aan elastische vezels, zoals grote arteriën. Dit kan leiden tot levenbedreigende rupturen in de aorta, waar de bloeddruk hoog is.

Weefselvloeistof

Het laatste bestanddeel van bindweefsel is weefselvloeistof of interstitiële vloeistof. De weefselvloeistof bevat ionen en oplosbare stoffen (in samenstelling vergelijkbaar met het bloedplasma) en een geringe hoeveelheid plasma-eiwitten. De weefselvloeistof is voor het overgrote deel gebonden, voornamelijk aan de proteoglycanen, waardoor de hoeveelheid vrije vloeistof gering is.

Er vindt tussen het weefsel en het bloed uitwisseling plaats van stoffen. Normaliter gaat aan de arteriële zijde water met opgeloste stoffen uit het bloed naar de weefsels. Dit heeft te maken met het drukverschil. De hydro-statische druk is hier groter dan de colloïdosmotische druk (druk die wordt veroorzaakt door plasma-eiwitten). De hydrostatische druk wordt kleiner naarmate het bloed de veneuze zijde nadert. Daarnaast wordt ook de colloïdosmotische druk hoger doordat water uittreedt. Op een gegeven moment overstijgt de colloïdosmotische druk de hydrostatische druk, waardoor water uit het weefsel weer opgenomen wordt in de bloedbaan. De hoeveelheid vocht die weer opgenomen wordt in het bloed is echter kleiner dan de hoeveelheid vocht die is afgestaan aan de weefsels. Door de geringe eiwitlek is een deel van het vocht gebonden en blijft zo achter in de weefsels. Dit deel dat achterblijft wordt afgevoerd door de lymfevaten. Langs deze weg kunnen ook de eiwitten afgevoerd worden, waardoor de drukverschillen tussen weefsel en bloed blijven bestaan.

Oedeem:

Probleem: weefselvloeistof in de interstitiële ruimte neemt enorm toe. Hierdoor ontstaat zwelling van het bindweefsel. Het vocht zit niet meer vast aan de macromoleculen, dus is bewegelijk. Men kan er putjes in duwen.

Oorzaken:

• Obstructie van het veneuze systeem of verstoring van de pompfunctie van het hart.

• Obstructie van de lymfevaten (tumormetastasen, parasieten).

• Door slechte voedingstoestand. Doordat op den duur het gehalte bloedeiwitten daalt, daalt de colloïdosmotische druk. Hierdoor wordt het water in mindere maten terug naar het bloed vervoert, waardoor hongeroedeem ontstaat.

• Ontsteking of allergie. Door een verhoogde doorlaatbaarheid kan oedeem ontstaan.

Bindweefselcellen

Bindweefselcellen kunnen worden ingedeeld in permanent aanwezige cellen en tijdelijk aanwezige cellen. Vaste cellen zijn:

• Fibroblasten

• Vetcellen: kunnen individueel voorkomen of in groepjes

• Mestcellen

• Pericyten

• Weefsel macrofagen: Zoals bijvoorbeeld Kupffercellen. Deze worden niet altijd tot de vaste populatie cellen gerekend.

De zogenaamde vrije cellen zijn cellen, die onder bepaalde omstandigheden het weefsel betreden. Dit zijn componenten van het immuunsysteem, die een korte levensspan hebben. Zij moeten dan ook constant vervangen worden door stamcellen in het beenmerg. Tot deze cellen behoren de:

• Plasmacellen

• Lymfocyten

• Neutrofiele granulocyten

• Eosinofiele granulocyten

• Basofiele granulocyten

• Monocyten

• Sommige macrofagen

Vaste cellen

Fibroblasten

Meest voorkomende vaste cel in bindweefsel. Ze produceren grondsubstantie (glycosaminoglycanen, proteoglycanen en glycoproteïnen) en collagene, reticulaire (collageen type III) en elastische vezels. Er komen actieve en minder actieve cellen voor. De actieve worden fibroblasten genoemd en de niet actieve worden fibrocyten genoemd.

Onder de microscoop zijn er enkele verschillen te zien tussen de fibroblasten en de fibrocyten:

Bij stimulatie van de fibrocyt zal deze weer de vorm van een fibroblast aannemen. Fibroblasten in volwassen weefsel delen zelden, maar na beschadiging van weefsel kunnen fibroblasten gaan delen. De fibroblasten maken dan meer actine en myosinefilamenten aan, waardoor zij de eigenschappen van gladde spiercellen aannemen en kunnen contraheren. Dan noemen we ze myofibroblasten. Myofibroblasten zijn van belang bij het sluiten van de wond: de wondcontractie.

Mestcellen

Mestcellen zijn ovale tot ronde cellen, 20-30 micrometer groot. Het cytoplasma is rijkelijk gevuld met basofiele granula. Het ruw endoplasmatisch reticulum is matig ontwikkeld. Het Golgi-complex is vrij omvangrijk. De mestcellen worden, als enige vaste cellen, aangemaakt in het beenmerg. Mestcellen komen vooral voor in de dermis (rond bloedvaten), het darmkanaal en de luchtwegen. Mestcellen kunnen zichtbaar gemaakt worden door een metachromatische kleuring. Mestcellen zorgen voor de vorming, opslag en afgifte van mediatoren, die een rol spelen bij ontstekings- en overgevoeligheidsreacties. Granula bevatten:

• Heparine: Gaat bloedstolling tegen

• Histamine: vaatverwijder

• Neutrale proteasen

• Eosinofiele chemotactische factor (ECF): trekt eosinofiele granulocyten aan

• Neutrofiel chemotactische factor (NCF): trekt neutrofiele granulocyten aan

• Leukotriënen: vaatverwijder. Deze worden direct na stimulatie uitgescheiden en niet opgeslagen in de cel.

Aan de oppervlakte van mestcellen bevinden zich receptoren voor immunoglobine E (IgE), die aanzetten tot exocytose van granula wanneer een antigeen aan de receptor bindt. De mediatoren die vrij komen zorgen voor een allergische reactie. Dit wordt de overgevoeligheidsreactie van het directe type genoemd, omdat deze plaatsvindt direct na het indringen van het antigeen.

Mestcellen vertonen grote overeenkomsten met de kleinere basofiele granulocyten, maar deze zijn afkomstig van een andere stamcel.

Allergische reactie:

Probleem: Overmatige reactie op een onschuldige stimulus. Doordat de mediatoren worden losgelaten door de mestcellen ontstaat een allergische reactie, die zorgen voor algemene vaatverwijding en in het ergste geval kunnen leiden tot shock (anafylactische shock). Hooikoorts zorgt voor prikkeling, roodheid en zwelling in slijmvliezen van de neus en de conjunctiva van het oog. Daarnaast kunnen klachten voorkomen bij voedselallergieën (pinda’s). In geval van een bijensteek kan levensgevaarlijk oedeem in de keel ontstaan.

Pericyten:

Pericyten omgeven ten dele de endotheliale cellen van capillairen en kleine venulen. Zij zijn omsloten en opgenomen in de lamina basalis van de endotheelcellen. Qua eigenschappen lijken deze cellen op gladde spiercellen en endotheelcellen.

Vrije cellen

Macrofagen

Macrofagen zijn fagocyterende cellen, die onhebbelijkheden die het lichaam zijn binnen gedrongen ‘opeten’. Er bestaat twee soorten macrofagen:

1. De monocyt afgeleide macrofagen: De meeste macrofagen ontstaan uit monocyten, die worden aangemaakt in het beenmerg. Na een specifiek signaal worden de circulerende monocyten opgenomen in het weefsel en daar differentiëren ze zich tot macrofagen. Dit wordt het mononucleaire-fagocytensysteem (MPS) genoemd. De levensduur van deze macrofagen is ongeveer 2 maanden.

2. Residente of weefselmacrofagen: Dit zijn macrofagen die ter plekke kunnen delen, zoals de Kupffercellen in de lever en macrofagen in longen, milt en beenmerg. Deze worden het retico-endotheliale systeem genoemd (RES). Deze macrofagen kunnen jaren op dezelfde plek blijven liggen en overleven.

Macrofagen zijn gemiddeld 10-30 micrometer. Ze bevatten een ovale tot niervormige kern, die vaak excentrisch is gelegen. Het celoppervlak bevat talrijke uitstulpingen wegens de sterke endocytotische capaciteit. De cel bevat veel lysosomen, zodat het goed gefagocyteerde dingen kan verteren, met behulp van hydrolytische enzymen. Macrofagen hebben een goed ontwikkeld ruw endoplasmatisch reticulum en Golgi-systeem. Wanneer er een grote hoeveelheid verteerd moet worden of iets moeilijk te verteren is, kunnen macrofagen fuseren tot veelkernige reuscellen. Daarnaast kunnen zij om ontstekingshaarden heen dicht aaneengesloten gaan liggen en zo grote epitheloïde cellen vormen.

De belangrijkste functie van macrofagen zijn:

1. Opname deeltjes en vertering hiervan: de macrofagen fagocyteren de deeltjes door ze te omgeven met cytoplasmatische uitsteeksels. Op deze manier wordt een fagosoom gevormd in het cytoplasma van de cel. Deze fagosoom fuseert met een lysosoom, waardoor de lysosomale enzymen de inhoud kunnen verteren.

2. Presentatie antigeen aan cellen van het immuunsysteem

3. Uitscheiding mediatoren die een rol spelen bij afweer en weefselherstel:

Macrofagen verdedigen tegen schadelijke organismes van buitenaf en vormen een deel van de afweer tegen kankercellen. Zij produceren mediatoren zoals interleukinen, interferon, prostaglandinen, leukotriënen, tumornecrosefactor (TNF) en elementen van het complementsysteem. Wanneer de macrofagen gestimuleerd worden neemt de fagocyterende en lysosomale activiteit sterk toe en worden in verhoogde mate mediatoren uitgescheiden.

Plasmacellen

Plasmacellen zijn middelgrote, ovale cellen, met een sterk ontwikkeld ruw endoplasmatisch reticulum (RER). De kern van de plasmacel is rond en kenmerkt zich door een specifiek patroon van heterochromatine. Normalerwijs komen plasmacellen in geringe mate in het bindweefsel voor, maar in geval van infectie kunnen deze aantallen zeer stijgen. Zij ontstaan uit B-lymfocyten, die gestimuleerd zijn door een antigeen. Deze antigenen worden aan de B-lymfocyt gepresenteerd door antigeen presenterende cellen, waarvan de meest bekende de dendritische cellen zijn. De B-lymfocyten differentiëren zich tot plasmacellen, die specifieke antilichamen aanmaken. Deze antilichamen reageren alleen met het antigeen, waartegen zij zijn aangemaakt. Het doel van de antigeen-antilichaamreactie is de schadelijke effecten van het antigeen voorkomen.

Leukocyten

Leukocyten of witte bloedlichaampjes bestaan voornamelijk uit lymfocyten en granulocyten. Er worden twee soorten lymfocyten onderscheiden (B- en T-lymfocyten) en drie type granulocyten. De neutrofiele granulocyten komen het meest voor. De eosinofiele granulocyten komen al een stuk minder voor, maar de basofiele granulocyten zijn het meest zeldzaam. De leukocyten migreren door de wanden van capillairen en venulen door middel van diapedese. Hierbij worden door binding aan bepaalde receptoren de stroming van de witte bloedcellen vertraagd en worden de cellen na specifieke binding opgenomen door de vaatwand naar het bindweefsel. Het aantal leukocyten in het bindweefsel neemt sterk toe bij infectie. De lymfocyten zijn de enige cellen die terug keren naar de bloedbaan. Deze circuleren continu door het bloed, de lymfe, het bindweefsel en de lymfatische organen.

Bindweefseltypen

Bindweefsel kan opgedeeld worden in twee typen:

1. Losmazig bindweefsel

2. Straf (dicht) bindweefsel

Losmazig Bindweefsel

Losmazig bindweefsel komt meer voor dan straf bindweefsel. Het vult de ruimtes tussen spiervezels en fasciebladen, ondersteunt epitheel en klierweefsel, omgeeft bloed en lymfevaten en is het gemakkelijk vervormbare onderhuidse bindweefsel.

Het wordt gekarakteriseerd door:

• Grote hoeveelheid grondsubstantie en weefselvloeistof

• Vele cellen

• Licht doorvlochten met vezels

• Meest voorkomende cellen zijn fibroblasten en macrofagen

Het is teer weefsel, dat gemakkelijk vervormbaar is en het biedt slechts geringe weerstand tegen trekkrachten. Het is door de samenstelling en de sterke vascularisatie een zeer reactief weefsel, waarin processen die samenhangen met de bloedvaten zich afspelen, zoals oedeemvorming, ontstekings- en overgevoeligheidsreacties.

Straf Bindweefsel

Straf bindweefsel bevat voor het overgrote deel dezelfde componenten als losmazig bindweefsel, maar het collageen van dit weefsel is sterk vertegenwoordigd. Het weefsel bevat veel minder vrije cellen en het weefsel is minder vervormbaar en veel trekvaster. Er worden twee typen onderscheiden:

1. Ongeordend dicht bindweefsel: de vrij dikke bundels van collageen liggen in alle richtingen door elkaar. De trekkracht in alle richtingen wordt weerstaan. Men vindt dit weefsel in de dermis van de huid en bindweefsel kapsels rond de milt, lymfeklieren en zenuwganglia.

2. Geordend dicht bindweefsel: de collageen bundels liggen gerangschikt in twee hoofdrichtingen. De trekkracht wordt dan ook in deze twee richtingen weerstaan. Men vindt dit weefsel in pezen, fasciebladen en kapsels.

Pezen

Pezen zijn cilindervormige bindweefselelementen die de spieren met het skelet verbinden. Ze bestaan uit evenwijdig lopende collagene bundels, met daartussen weinig grondsubstantie. Tussen de collagene bundels liggen vleugelcellen, die in verschillende richtingen uitstralen en de collagene vezels deels omwikkelen.

De collagene bundels (primaire bundels) verenigen zich tot grotere/secundaire bundels, die omgeven worden door een peesscheden, die ook de zenuwen en bloedvaten omvat. Sommige pezen hebben een uitgebreidere peesschede, die uit twee lagen bestaat. Een laag die het peesoppervlak bedekt (viscerale laag) en een laag die de omliggende structuren bedekt (de pariëtale laag). Tussen de twee lagen bevindt zich een viskeuze vloeistof, die dient als een soort smeermiddel. Deze wordt verstoort in geval van een peesschedeontsteking.

Naast losmazig bindweefsel en strafbindweefsel bestaan nog enkele zeldzame vormen bindweefsel:

Elastisch bindweefsel

Elastisch bindweefsel zonder collageen komt eigenlijk niet voor. Het weefsel bestaat uit bundels elastische vezels, enkele fibrocyten en bezels ligt losmazig bindweefsel. Door de grote dichtheid van elastische vezels is het weefsel geel van kleur en heeft een grote elasticiteit. Dit weefsel komt voor in het gele ligament van de wervelkolom (ligamenta flava) en het ligamentum suspensorium van penis. In sommige soorten bindweefsel is het aandeel van elastine groot, zoals in de dermis. De hoeveelheid elastine neemt af met de leeftijd.

Reticulair bindweefsel

Dit is een bijzondere variant van losmazig bindweefsel. Het vormt het steunweefsel in het beenmerg en de lymfoïde organen. Het bevat reticulumcellen (fibroblasten die collageen type III synthetiseren). Tussen de cellen in liggen lymfocyten, fagocyten en homopoëtische cellen, die een beschermende functie hebben.

Mucoïd bindweefsel

Mucoïd bindweefsel bevat een grote hoeveelheid grondvloeistof, die hoofdzakelijk bestaat uit hyaluronzuur en fibroblasten, die een geringe hoeveelheid collagene en elastische vezels aanmaken. Het is een geleiachtig weefsel dat de basis vormt voor de navelstreng, waar het aangeduid wordt als de gelei van Wharton.

Histofysiologie

Het bindweefsel heeft verschillende functies, zoals:

• Steun

• Opslag

• Afweer

• Herstel

• Transport van stoffen en cellen

Steun

De steunfunctie van bindweefsel is zeer helder. De steunfunctie wordt hoofdzakelijk uitgevoerd door collageen weefsel, terwijl de grondsubstantie en de vezels vooral een barrière vormen tegen de verspreiding van micro-organismen. Collagene vezels vormen pezen, aponeurosen, kapsels, trabekels, stroma van de organen en de hersenvliezen en meninges.

Wat is de histologie van het kraakbeen? - Chapter 7

Inleiding

Kraakbeen is een speciaal soort bindweefsel dat weerstand biedt tegen druk, met name door middel van de extracellulaire matrix. De functies van kraakbeen zijn ondersteuning van weke delen, botten verbinden, groei van pijnbeenderen en een glijvlak vormen tussen gewrichten. Kraakbeen bevat chondrocyten en lacunae. Kraakbeen matrix bestaat uit: hyaluronzuur, collageen, proteoglycanen, glycoproteïnen en soms elastine. De veerkrachtigheid van kraakbeen komt door de binding tussen collageenvezels en GAG-ketens, het vasthouden van water door negatieve GAG-ketens en de buigzame en verschuifbare collageenvezels.

Er zijn 3 typen kraakbeen:

1. hyalien kraakbeen (vooral collageen type II)

2. elastisch kraakbeen (veel elastische vezels en collageen type II)

3. vezelig kraakbeen (collageen type I)

Plaatsen met die grote weerstand moeten bieden bevatten meer collageen, buigzamere plaatsen bevatten meer elastine. Kraakbeen wordt gevoed door omliggend weefsel, waarbij het weefselvloeistof wordt gebruikt als medium. Kraakbeen bevat geen lymfevaten, zenuwen of bloedvaten en heeft een trage stofwisseling. Perichondrium is ook een soort bindweefsel. Dit ligt om kraakbeen heen, maar nooit op gewrichtsvlakken.. Perichondrium is belangrijk voor de groei en het behoud van kraakbeen. Het bevat collageen type I en fibroblasten. De fibroblasten kunnen differentiëren tot een chondroblast of een chondrocyt. Het bevat bloedvaten die het kraakbeen voeden.

Hyalien kraakbeen

Hyalien kraakbeen is veel voorkomend (trachea, ribben, gewrichtskraakbeen). Het heeft een blauwachtige witte kleur. Het vormt het embryonale skelet dat later vervangen wordt door bot. Het is essentieel voor de lengtegroei, omdat het de epifysaire schijf vormt. Kraakbeenmatrix ligt om de chondrocyten heen. Het heet territoriale matrix indien het in de omgeving van een chondrocyt ligt. Het bestaat uit collageen type II (40%), proteoglycanen en glycoproteïnen. Hyaluronzuur is niet covalent verbonden aan groot aantal proteoglycanen. Chondronectine hecht zich aan GAG’s en collageen type II. Meer chondrocyten hechten zich aan de matrix. Kraakbeen is een shockbreker (gewrichtskraakbeen) door het hoge water gehalte. Gewrichtskraakbeen wordt gevoed door de diffusie van zuurstof en andere voedingsstoffen die afkomstig zijn vanuit de synoviale vloeistof.

Chondrocyten

Chondrocyten hebben een afgeplatte en elliptische vorm aan de buitenkant en zijn bolvormig aan de binnenzijde. Ze komen voor in chondronen. Dit zijn isogene groepen van een aantal chondrocyten. Chondrocyten synthetiseren collageen, proteoglycanen, hyaluronzuur en chondronectine.

Histofysiologie

Kraakbeen bevat geen bloedvaten. De energieproductie vindt met name plaats door anaerobe glycolyse. Voedingsstoffen bereiken kraakbeen door diffusie via water. Synthese van GAG’s wordt beïnvloed door hormonen. De synthese wordt bevorderd door GH, thyroxine en testosteron en vertraagt door cortison, hydrocortison en oestradiol. Somatotropine is een hypofysehormoon. Het beïnvloedt kraakbeengroei. De lever zet het om in somatomedine, dat deling van de kraakbeencel bevordert.

Histogenese

Kraakbeen ontstaat uit mesenchym. Eerst vormen zich ophopingen van cellen, waarna ze uit elkaar groeien. De differentiatie is van binnen naar buiten. Het aangrenzende mesenchym ontwikkelt zich tot perichondrium.

Groei

Kraakbeen kan op twee manieren groeien.

1. Interstitiële groei: de chondroblasten en chondrocyten vermenigvuldigen zich mitotisch. Dit gebeurt met name bij lengtegroei en groei in gewrichten.

2. Appositionele groei: cellen uit het perichondrium differentiëren tot kraakbeencellen. Dit gebeurt met name wanneer de matrix te stijf is voor interstitiële groei.

Degeneratie en regeneratie

Er is in kraakbeen sprake van matrix verkalking. Hierdoor ontstaan er scheuren in het kraakbeen. Ook neemt de dichtheid van de cellen in het kraakbeen af. Er vindt asbestvezeling plaats: het collageen gaat verloren. Regeneratie is mogelijk bij kinderen en ouderen, maar dit is alleen mogelijk via het perichondrium. Bij kraakbeentransplantatie is er de keuze uit homologe of autologe transplantatie. Hierbij wordt donorweefsel respectievelijk eigen weefsel gebruikt. Bij Mozaïekplastiek wordt het kraakbeen geoogst en geïmplanteerd in het defecte weefsel.

Elastisch kraakbeen

Elastisch kraakbeen heeft een gelige kleur. Het bevat naast collageen type II ook elastine. Het is te vinden in de oorschelp, de epiglottis, de larynx. Het heeft een perichondrium en groeit door appositie. Er zijn minder degeneratieve afwijkingen in vergelijking met hyalien kraakbeen.

Vezelig kraakbeen

Vezelig kraakbeen is een tussenvorm van hyalien en elastisch kraakbeen. Het wordt gevonden in tussenwervelschijven, aanhechtingen van ligamenten en de meniscus. De chondrocyten zijn gelijk aan die van hyalien kraakbeen (isogene groepen). De groei is door middel van appositie.

Tussenwervelschijven

Iedere discus intervertebralis (tussenwervelschijf) zit met ligamenten vast aan de wervels. De schijf bevat twee componenten: de annulus fibrosus en de nucleus pulposus. De annulus fibrosus bevat lagen van vezelig kraakbeen met collageen type I vezels eromheen. De lagen verankerd aan het bot maken torsie (bewegingen wervelkolom) mogelijk. De nucleus pulposus bevat ronde cellen die in matrix liggen. Deze cellen bevatten veel hyaluronzuur. Dit is een shockdemper bij springen etc. Het is groot bij kinderen en wordt kleiner naar mate men ouder wordt. Bij een HNP (hernia nuclei pulposi) scheurt de annulus fibrosus. Hierdoor kan de zachte kern (nucleus pulposus) het ruggenmerg afklemmen. Dit veroorzaakt neurologische uitval en pijn. Het betreft uitstralende pijn (LRS).

Wat is de histologie van de bottenstructuur? - Chapter 8

Bot is een gespecialiseerde vorm van bindweefsel, dat bestaat uit cellen en extracellulaire matrix. Deze matrix is echter gemineraliseerd, waardoor er extreem hard bindweefsel ontstaat, dat zorgt voor steun en bescherming. Tevens is bot een opslagplaats voor calcium en fosfaat, dat kan worden opgenomen door het bloed indien het ergens in het lichaam nodig is. Dat houdt dus in dat bot ook een belangrijke, secundaire rol speelt in de homeostase van de bloed-calcium-niveaus.

De botmatrix bestaat voor 90% uit type I collageen en andere collageen eiwitten. Verder bestaat de grondsubstantie uit andere matrix-eiwitten: proteoglycanen macromoleculen, multi-adhesieve glycoproteïnen, botspecifieke vitamine-K-afhankelijke eiwitten, groeifactoren en cytokines. In de botmatrix zitten ruimtes, genaamd lacunae, die elk een osteocyt bevatten. Ook zijn er veel tunnels, de canaliculi. De canaliculi lopen door het bot en zorgen ervoor dat de cellen met elkaar kunnen communiceren via gap junctions.

Het bot bestaat niet enkel uit osteocyten, maar ook uit verschillende cellen in het botweefsel:

• Osteoprogenitorcellen: stammen af van mesenchymale cellen. Het is een rustende cel die kan differentiëren in een osteoblast die botmatrix maakt.

• Osteoblasten: zijn de gedifferentieerde botvormende cellen die botmatrix maken. Osteoblasten communiceren onderling en met osteocyten door middel van gap-junctions.

• Osteocyten: zijn de volgroeide botcellen en liggen in trabekels. Osteocyten zijn omgeven door botmatrix die eerder is uitgescheiden door osteoblasten.

• Bone-lining cellen: ontstaan uit osteoblasten en zitten om bot dat niet meer hervormd wordt.

• Osteoclasten: zorgen voor de botresorptie. Ze ontstaan uit de fusie van mononucleaire osteoprogenitorcellen onder invloed van verschillende cytokines. De nieuwgevormde osteoclasten moeten een activatieproces ondergaan voordat ze bot kunnen gaan resorberen. Dat resorberen gebeurt door protonen en lysosomale hydrolasen vrij te laten in de extracellulaire ruimte.

Botten zijn de organen van het skelet, botweefsel is de structurele component van botten. Het wordt onderverdeeld in compact en spongieus (trabeculair) bot. Aan de buitenkant van het bot zit het compacte bot en aan de binnenkant het trabeculaire.

Botten worden geclassificeerd aan de hand van hun vorm, hun locatie of het type.

• Lange botten: zijn langer in een richting en hebben twee koppen, zoals het scheenbeen en de humerus.

• Korte botten: zijn bijna gelijk qua dikte en diameter, zoals de middenhandsbotjes.

• Platte botten: zijn dun en plaatvormig, zoals de schedelbotten.

• Onregelmatige botten: voldoen aan geen van de bovenstaande beschrijvingen, zoals de wervels.

Bij lange botten heet het middenstuk, dus het lange gedeelte, de diafyse. De twee koppen aan de uiteinden zijn de epifysen. Een grote holte in de diafyse is gevuld met beenmerg, de mergholte.

Periost is een fibreuze bindweefselcapsule die de buitenkant van het bot bedekt. Hierin zitten ook de osteoprogenitorcellen. Het periost is afwezig daar waar het bot contact maken met andere botten, daar zit namelijk kraakbeen.

De holtes in het bot worden bedekt door endosteum, een laag bindweefselcellen welke ook osteoprogenitorcellen bevat. Het is vaak één cellaag dik en lastig te zien onder de microscoop. De mergholten en de ruimten in het trabeculaire bot bevatten rood beenmerg. Dat rode beenmerg bestaat uit ontwikkelende bloedcellen in alle stadia van ontwikkeling en een netwerk van reticulaire cellen en vezels welke een ondersteunende functie hebben. Geel beenmerg ontstaat op volwassen leeftijd, wanneer het rode beenmerg wordt vervangen door vetcellen. Dit gele merg kan echter in geval van nood weer differentiëren tot rood merg en zo weer helpen met de bloedvorming. In het sternum en het bekken blijft het merg rood.

Volwassen bot is samengesteld uit structurele eenheden die osteonen worden genoemd, of Haverse systemen. Ze bestaan uit concentrische lamellen van botmatrix, die een centraal kanaal omgeven, het Haverse kanaal. In dat kanaal loopt het bloed en de zenuwen voor het osteon. De canaliculi zijn in een radiaal patroon georganiseerd, om het kanaal heen. Volwassen bot wordt ook wel lamellair bot genoemd. Circumferentiale lamellen zijn de binnenste en buitenste lamellen die de schacht van een lang bot omgeven, vergelijkbaar met groeiringen van bomen. De bloedtoevoer geschiedt middels de Volkmann kanalen, daar doorheen lopen ook de zenuwen. Ook verbinden zij de osteonale kanalen met elkaar. De Volkmann kanalen hebben geen concentrische lamellen.

Onvolgroeid bot wordt gevormd in het skelet van een ontwikkelende foetus en heet immatuur bot. Het verschilt van volgroeid bot op een aantal punten. Zo heeft het geen lamellen, het is dus non-lamellair bot, ook wel gewoven bot. Ook heeft het relatief meer cellen en is het veel willekeuriger gerangschikt.

Het verschil tussen endochondrale en intramembraneuze, ook wel desmale botvorming genoemd, berust op een verschil in aanleg. Endochondrale ossificatie houdt in dat er bot ontstaat vanuit kraakbeen. Een simpeler methode is de directe vorming van bot, de desmale ossificatie. De extremiteiten en botten die gewicht dragen worden gevormd door middel van endochondrale ossificatie. De platte botten van het hoofd, het gezicht en het schouderblad ontstaan door middel van desmale ossificatie.

Bij de desmale botvorming, wordt bot gevormd door de differentiatie van mesenchymale cellen tot osteoblasten. De nieuwgevormde botmatrix ziet er in histologische preparaten uit als kleine, onregelmatig gevormde spiculae en trabekels.

De endochondrale ossificatie begint met de proliferatie en aggregatie van mesenchymale cellen aan de kant van het toekomstige bot. Onder invloed van verschillende fibroblastische groeifactoren gaan de mesenchymale cellen eerst type II collageen maken en differentiëren vervolgens in chondroblasten die kraakbeenmatrix gaan maken. Als eerst wordt er een kraakbeenmodel met het algemene uiterlijk van een bot gevormd. Vervolgens gaat dit kraakbeenmodel groeien door interstitiële en appositionele groei. De toename in lengte van het bot komt door de interstitiële groei. De groei in dikte komt voornamelijk door de toevoeging van kraakbeenmatrix die geproduceerd wordt door nieuwe chondrocyten.

Het eerste teken van ossificatie is de verschijning van omringend bot, rondom het kraakbeenmodel. Met de vorming van periosteaal bot worden de chondrocyten in het midden van het kraakbeen hypertrofisch. Wanneer deze chondrocyten groter worden, wordt het omringende kraakbeen geresorbeerd, waardoor er dunne, onregelmatige kraakbeenplaten ontstaan tussen de hypertrofische cellen. De cellen gaan vervolgens alkalinefosfatase produceren en het daarnaast liggende kraakbeen ondergaat calcificatie. De gecalcificeerde botmatrix remt de diffusie van voedingsstoffen, waardoor de chondrocyten doodgaan. De matrix gaat kapot en er ontstaan holtes, waarin bloedvaten gaan groeien, om de holtes van bloed te voorzien. Periostcellen migreren samen met de bloedvaten de holte in.

Enchondraal bot begint met groeien vanaf het tweede trimester van het foetale leven en groeit totdat je jongvolwassen bent. De lengtegroei van lange botten hangt af van de aanwezigheid van epifysair kraakbeen. Tijdens de botgroei wordt het avasculaire kraakbeen langzaam vervangen door gevasculariseerd botweefsel. Er zijn verschillende zones in de groeischijf. Een zone met rustend kraakbeen, een proliferatiezone, een hypertrofe zone, een gecalcificeerde kraakbeenzone en een resorptiezone.

Door het kraakbeen van de epifysairschijf blijft het bot groeien. Wanneer het bot groeit, moet het gemodelleerd worden, met afbraak en opbouw in het hele bot. De groei stopt wanneer er geen nieuw kraakbeen meer aanwezig is in de epifysairschijven.

Wat is de histologie van het spierweefsel van Ross & Pawlina? - Chapter 11

Hartspiercellen lijken op skeletspiercellen wat betreft het soort contractiele filamenten en de schikking van deze filamenten. Maar hartspiercellen hebben een centraal gelegen kern (direct onder het plasmamembraan). De myofibrillen van hartspierweefsel gaan uit elkaar om om de kern heen te gaan, daardoor benadrukken ze de biconicale juxtanucleaire regio. In deze regio bevinden zich organellen waaronder mitochondria, golgi-systeem, pigment granulen en glycogeen. Ook zijn er geïntercaleerde disks; dit zijn zeer gespecialiseerde verbinden tussen cellen. De actine-myosine filamenten hechten hieraan vast. Zo ontstaan vezels van verschillende lengten.

In de atria van het hart bevinden zich arteriële granulen in de juxtanucleaire cytoplasma. De granulen bevatten twee hormonen; Arteriële Natriuretische Factor (ANF) en Brein Natriuretische Factor (BNF). Dit zijn beiden diuretische hormonen; dit betekent dat ze effect hebben op de secretie van sodium. Na congestieve hartfalen is het BNF verhoogd.

Een hartspiervezel bestaat uit meerdere cilindrische cellen, verbonden door geïntercaleerde disks. De geïntercaleerde disk bevat meerdere structuren die van belang zijn:

• Gap junctions; laterale verbinding die zorgt voor ionische continuïteit (uitwisseling van ionen mogelijk)

• Fascia adherens; transversale verbinding die de spiercellen begrenst

• Macula adherens/Desmosoom; transversale én laterale verbinding die de spiercellen aan elkaar bindt (stressbestendig)

Gap junctions zorgen ervoor dat de hartspiercellen een functioneel syncytium vormen. Dit houdt in dat alle cellen dezelfde signaalmoleculen kunnen ontvangen, maar tegelijkertijd hun individuele kenmerken kunnen behouden.

Het Sarcoplasmatisch Reticulum (SR) van de hartspiercel loopt over het gehele sarcomeer. De enige plek waar Ca²⁺-ionen naar binnen kunnen stromen bij depolarisatie/contractie is dus tussen de sarcomeren in (ter hoogte van de Z-lijn). Deze instulpingen van het sarcolemma tussen de sarcomeren noemen we T-tubuli. De T-tubuli in hartspiercellen zijn veel groter dan bij skeletspiercellen, maar er is maar één tubule per sarcomeer.

Cardiac conducting cells (vrij vertaald: hartcellen die zorgen voor de geleiding) zijn georganiseerd in knopen (‘nodes’) en vezels. Deze vezels noemen we Purkinjevezels en kunnen snel impulsen genereren en doorgeven aan het myocard in een nauwgezet ritme.

Spieren zijn verantwoordelijk voor bewegingen van het lichaam en voor de veranderingen in vorm en grootte van interne organen. Spieren worden gekarakteriseerd door aggregaten van gespecialiseerde, verlengde cellen die op een parallelle manier gerangschikt zijn, hun primaire functie is contractie. De myofilamentinteractie is verantwoordelijk voor de spiercelcontractie. Er zijn twee verschillende typen myofilamenten, de dunne actine en de dikke myosine. Deze twee typen vullen het grootste gedeelte van het cytoplasma, wat in de spiercel ook wel sarcoplasma wordt genoemd. Spierweefsel wordt onderverdeeld op basis van de aanwezigheid van de contractiele cellen. Spieren worden onderverdeeld in twee groepen:

• Gestreept spierweefsel: met een gestreept uiterlijk onder de microscoop. Dit wordt weer onderverdeeld op basis van de locatie van het spierweefsel:

  • Skeletspierweefsel: zit vast aan de botten en zorgt voor lichaamsbewegingen.

  • Orgaanspierweefsel: morfologisch hetzelfde als skeletspierweefsel, echter zit dit in de zachte weefsels zoals tong, diafragma en bovenste gedeelte van de oesophagus.

  • Hartspierweefsel: in het hart en de grote vaten rond het hart.

• Glad spierweefsel: heeft geen strepen.

De dwarsstrepen in het gestreepte spierweefsel worden veroorzaakt door de specifieke manier waarop de dunne en dikke filamenten geordend zijn. Dit is hetzelfde in alle typen gestreept weefsel. Gladde spiercellen hebben geen strepen omdat de filamenten veel willekeuriger gerangschikt zijn.

Een skeletspier is een meerkernig syncytium. Het weefsel is opgebouwd uit spiervezels die ontstaan door de fusie van kleine, individuele spiercellen, de myoblasten. De lengte kan variëren van bijna een meter (in het been) tot een paar millimeter (in het oor). De kernen van skeletspierweefsel liggen in het cytoplasma direct onder het plasmamembraan, het sarcolemma. De gestreepte spiervezels worden bij elkaar gehouden door bindweefsel. Door dit bindweefsel is het mogelijk zeer grote krachten om te zetten. Aan het eind van de spier wordt het bindweefsel een pees die vastzit aan bot.

Er worden drie soorten skeletspiervezels onderscheiden, op basis van hun contractiesnelheid en metabolische activiteit.

• Type I: langzame oxidatieve vezels. Ze zijn klein en rood en bevatten veel mitochondria en grote hoeveelheden myoglobine. Deze spiervezels worden niet moe, maar hebben minder kracht. Ze hebben de langzaamste ATPase reactiesnelheid. Deze vezels komen voornamelijk voor in de extremiteiten en de rug. Marathonlopers hebben relatief veel type I spierweefsel.

• Type IIa: snelle oxidatieve glycolytische vezels. Deze hebben een gemiddelde lengte en veel mitochondria. Ze bevatten grote hoeveelheden glycogeen en hebben de capaciteit om anaerobe glycolyse te laten plaatsvinden. Ze zijn voor de hoge piekbelasting van spieren. Sprinters en hockeyers hebben veel van deze vezels.

• Type IIb: snelle glycolytische vezels. De lange vezels hebben een lichtroze kleur en bevatten minder mitochondria en myoglobine. Ze kunnen wel veel glycogeen opslaan. Verder bevatten deze vezels het snelst werken myosine ATPase, maar putten de spieren snel uit door de productie van melkzuur. Ze zijn voor de fijne motoriek. Korte afstandsprinters en gewichtsheffers hebben veel van deze vezels.

De structurele en functionele eenheid van de spiervezel is de myofibril. Myofibrillen zorgen voor het gestreepte uiterlijk van het spierweefsel. De myofibrillen zijn samengesteld uit bundels van myofilamenten. De functionele eenheid van een myofibril is een sarcomeer, een segment van de myofibril tussen twee Z-lijnen.

De skeletspieren worden rijkelijk geïnnerveerd door motorneuronen die vanuit het ruggenmerg of de hersenstam ontspringen. De axonen van de zenuwtakken scheiden als ze dichter bij de spier komen, zodat er terminale takken komen die eindigen op individuele spiervezels. De neuromusculaire-overgang is het contact tussen de terminale takken en de spiervezel (de motorische eindplaat). Het axon wordt omgeven door een myelineschede en bij het axon-eind is het alleen nog maar omgeven door een klein gedeelte van de Schwanncel. Door het vrijkomen van acetylcholine in de synaptische spleet, wordt het plasmamembraan gedepolariseerd wat leidt tot contractie. Een enkele neuron innerveert enkele tot honderden spiervezels. Spieren die voor fijne motoriek zorgen hebben de minste vezels per motorneuroneenheid. Innervatie is essentieel voor spiercellen om hun functionaliteit te behouden. Wanneer de innervatie wordt afgesneden (door een defecte zenuw) treedt spieratrofie op, de spier wordt dunner. Wanneer de innervatie weer op gang kan worden gebracht, kan de spier weer de normale dikte terugkrijgen.

Voor de contractie van een skeletspiercel zijn verschillende stappen nodig.

• Een zenuwimpuls reist langs het axon van een motoneuron en komt aan bij de neuromusculaire-overgang. Hiermee begint de contractie.

• Door de zenuwimpuls wordt het vrijlaten van acetylcholine in de synaptische spleet gestart, waardoor er plaatselijke depolarisatie van het sarcolemma begint.

• Voltage-gated Na-kanalen openen en natrium gaat de cel in.

• De depolarisatie verspreidt zich over het plasmamembraan van de spiercel en reist verder via de membranen van de T-tubuli.

• Voltage-sensor-eiwitten in het plasmamembraan van de T-tubuli veranderen hun conformatie.

• De T-tubuli staan in contact met het sarcoplasmatisch reticulum, waar Ca-release-kanalen worden geactiveerd door de conformatieveranderingen.

• Calcium wordt razendsnel vanuit het SR in het sarcoplasma vrijgelaten.

• Calcium bindt het TnC-gedeelte van het troponinecomplex.

• De contractiecyclus is geactiveerd en calcium wordt weer opgenomen in het sarcoplasmatisch reticulum.

Het spierspoeltje is een gespecialiseerde receptorunit in de spier, het bestaat uit twee typen spiervezels: de spoelcellen en neuronterminalen. De unit wordt omgeven door een intern kapsel. Een met vocht gevulde ruimte scheidt het interne kapsel van het externe kapsel. De spierspoel geeft informatie door over de hoeveelheid rek in de spier. De sensorische zenuwen worden geactiveerd door rek en geven informatie door aan het centrale zenuwstelsel, die de activiteit van motorneuronen voor die specifieke cel weer aanpast. Myoblasten fuseren om meerkernige myofibrillen te vormen. De myoblasten ontstaan uit myogene stamcellen, die zichzelf kunnen vernieuwen.

Hartspierweefsel heeft dezelfde vezels en hetzelfde type rangschikking als skeletspierweefsel. Het weefsel is ook dwarsgestreept, maar ook een soort banden: intercalated discs. Hierdoor ontstaan vezels van verschillende lengte. De kernen liggen in het midden van de cel. Er zijn heel veel grote mitochondria en glycogeenopslag in elke myofibril.

De intercalated discs zijn de verbindingen tussen de hartspiercellen en bestaan uit verschillende gespecialiseerde cel-tot-cel junctions.

• Fascia adherens (adhering junction): de belangrijkste component van de intercalated disc. Het houdt de cellen en filamenten bij elkaar.

• Macula adherentes (desmosomen): binden de individuele cellen aan elkaar en zorgen dat ze niet van elkaar los komen.

• Gap junctions (communication junctions): ze zorgen voor de ionische continuïteit tussen de aangrenzende hartspiercellen, zodat macromoleculen van cel naar cel kunnen reizen.

Het SER in hartspierweefsel is georganiseerd in een netwerk langs de sarcomeer, van Z-lijn tot Z-lijn. De passage van calcium van het lumen van de T-tubulus tot het sarcoplasma is essentieel om de contractiecyclus op te starten. Deze cyclus is hetzelfde als bij het skeletspierweefsel. Echter, in het hart is er long-lasting depolarisatie, omdat het hart continu aan het pompen is. Ook heeft hartspierweefsel een spontane ritmische contractie. Deze contractie wordt gereguleerd en gecoördineerd door gespecialiseerde cardiale geleidingscellen. Deze liggen samen in knopen en in geleidende vezels, Purkinje-vezels. Ze worden door zowel parasympatische als sympathische zenuwen geïnnerveerd. De sympathische stimulatie zorgt voor een versnelling van het hartritme en de parasympatische juist voor een daling.

Wanneer er schade optreedt aan de hartspiercellen, wordt dat vervangen door fibreus bindweefsel. Hierdoor gaat de pompfunctie op de plek van de schade verloren. Dit gebeurt bij een myocard infarct. Wanneer dit optreedt komen er specifieke markers in het bloed, de structurele subunits TnI en TnT van het cardiale troponinecomplex. Deze markers komen tussen 3 en 12 uur na een infarct in het bloed en kunnen tot 2 weken terug te vinden zijn in het bloed.

De cellen van glad spierweefsel hebben een contractiel apparaat van dunne en dikke filamenten en een cytoskelet van desmine en vimentine filamenten. Glad spierweefsel is gespecialiseerd in langzame, lange contractie. Gladde spiervezels trekken samen op een golfachtige manier, waardoor peristaltiek ontstaat. Het gladde spierweefsel heeft geen zenuwstimulatie nodig, maar kan spontaan contractie beginnen. Normaliter wordt het gereguleerd door de postganglia van het autonome zenuwstelsel, zowel sympathisch als parasympatisch.

Wat is de histologie van het zenuwweefsel? - Chapter 12

Zenuwstelsel: anatomisch & functioneel niveau

Je kunt het zenuwstelsel op verschillende manieren onderverdelen, namelijk op anatomisch en functioneel niveau.

Anatomisch:

• Het centrale zenuwstelsel (CZS): de hersenen en het ruggenmerg

• Het perifere zenuwstelsel (PZS): craniale, spinale en perifere zenuwen

Functioneel:

• Het somatische zenuwstelsel (SZS)

• Het autonome zenuwstelsel (AZS)

Zenuw- en steuncellen

Zenuwweefsel bestaat uit neuronen (zenuwcellen) en neuroglia (steuncellen).

Neuronen bestaan uit een cellichaam, dendrieten en een axon. Sommige axonen zijn gemyeliniseerd, waardoor de snelheid van de impulsgeleiding verhoogd wordt. Er zijn twee typen neuronen:

• Multipolaire motorische neuronen hebben twee of meer dendrieten en 1 axon. Ze komen voor in zowel het CZS als het PZS.

• Pseudo-unipolaire sensorische neuronen hebben een klein ‘process’ dat uit het cellichaam komt. Deze splitst in een perifeer process (brengt impulsen vanuit het orgaan naar het cellichaam) en een centraal process (brengt impulsen vanuit het cellichaam naar het CZS). De cellichamen hiervan liggen buiten het CZS in ganglia en zijn dus deel van het PZS.

Neuronen communiceren via synapsen. Neuroglia steunen de neuronen en kunnen zelf geen impulsen doorgeven. In het CZS worden de neuroglia onderverdeeld in oligodendroglia, astrocyten, ependymale cellen en microglia. In het PZS worden ze onderverdeeld in satellietcellen en Schwann cellen.

Schwann cellen

Deze cellen produceren de myelineschede, een vettige laag om de axonen heen, wat de actiepotentiaal sneller over het axon laat lopen. De dikte van deze laag wordt bepaald door de diameter van de axonen. Twee Schwann cellen worden onderbroken door de knoop van Ranvier. Axonen in het PZS die niet gemyeliniseerd zijn, worden toch omgeven door Schwann cellen. In dit geval functioneert dit als bescherming, en het in stand houden van het potentiaalverschil.

Satellietcellen

De neurale cellichamen van de ganglia worden omgeven door satellietcellen. In paravertebrale en perifere ganglia moeten de neurale cellen door de satellietcellen heen om een synaps te vormen. De satellietcellen dienen vooral ter bescherming en het in stand houden van het potentiaalverschil.

Oligodendrocyten

Deze cellen produceren de myelineschede in het CZS. In tegenstelling tot de Schwann cellen kan één oligodendrocyt meerdere axonen tegelijk myeliniseren. De myelineschede in het CZS bestaat ook uit andere eiwitten dan de myelineschede in het PZS.

Het centrale zenuwstelsel bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. Een nucleus is een verzameling van cellichamen in het CZS. Een bundel van axonen in het CZS die een of meerdere nuclei verbinden is een tractus. De hersenen en het ruggenmerg bestaan uit witte en grijze stof. De cellichamen liggen in de grijze stof, de uitlopers in de witte stof. In het ruggenmerg zie je een soort grijze vlinder liggen. De uitsteeksels van de vlinder zijn hoorns: je hebt de rechter- en linker en posterior en anterior hoorn.

Het perifere zenuwstelsel bestaat uit uitlopers en cellichamen buiten het CZS die impulsen naar of van het CZS leiden. Een zenuwvezel (uitloper) bestaat uit een axon, zijn neurolemma (bestaande uit de celmembranen van de Schwanncellen) en het omringende bindweefsel. In het PZS neemt het neurolemma twee vormen aan waardoor je twee verschillende soorten zenuwvezels hebt:

• Het neurolemma van gemyeliniseerde uitlopers bestaat uit Schwann cellen specifiek voor 1 axon. Dit zijn continue series van Schwann cellen die myeline vormen.

• Het neurolemma van ongemyeliniseerde uitlopers bestaat ook uit Schwann cellen, maar nu zijn er meerdere uitlopers bij elkaar omgeven door 1 Schwann cel. Deze cellen maken geen myeline aan, maar zorgen toch voor een afscheiding met het omliggende membraan.

Uitlopers

Een zenuw bestaat uit een bundel van uitlopers buiten het CZS, bindweefsel en de bloedvaten. Ze worden beschermd door drie soorten bindweefsel:

• Endoneurium: bindweefsel om de neurolemmacellen heen

• Perineurium: bindweefsel dat een bundel uitlopers omsluit

• Epineurium: dikke laag bindweefsel die de bundels bij elkaar houdt. Hier doorheen lopen ook vetweefsel, lymfevaten en bloedvaten.

Een verzameling van cellichamen buiten het CZS heet een ganglion. Er zijn motorische (efferente) en sensorische (afferente) ganglia.

Sensorische uitlopers

De sensorische uitlopers van het PZS brengen neurale impulsen van de organen naar het CZS en de motorische uitlopers brengen impulsen van het CZS naar de effectororganen. Zenuwen zijn craniaal (vanuit de hersenen, 12) of spinaal (vanuit het ruggenmerg, 31 paren).

Het somatische zenuwstelsel gaat over de impulsen naar en van de spieren en organen waar we ons bewust van zijn en invloed op hebben. Het bevat zowel de motorische als sensorische uitlopers. Het motorische systeem innerveert dus enkel de skeletspieren.

Het autonome (viscerale) zenuwstelsel gaat over alle onwillekeurige bewegingen. Deze motorische en sensorische uitlopers staan in verbinding met de gladde spiercellen, hartspieren en secretiecellen. De efferente uitlopers zijn onder te verdelen in het parasympatische en het sympathische zenuwstelsel. Bij de signaaloverdracht wordt gebruik gemaakt van tweemaal een multipolair neuron. Het cellichaam van het eerste preganglionaire neuron ligt in de grijze stof van het CZS. Het axon hiervan komt uit bij het cellichaam van het postganglionaire neuron (deze ligt buiten het CZS in autonome ganglia met vezels die naar het doelorgaan gaan). Het verschil tussen het parasympatische en sympatische zenuwstelsel is gebaseerd op de ligging van de postganglionaire neuronen en welke zenuwen de presynaptische vezels van het CZS af leiden. Een belangrijk verschil is dat de postganglionaire neuronen van de twee systemen een verschillend neurotransmitter hebben: het sympatische systeem heeft noradrenaline, het parasympatische systeem acetylcholine.

Het sympatische (thoracolumbare) gedeelte van het autonome zenuwstelsel. De cellichamen van de presynaptische neuronen van het sympatische gedeelte van het autonome zenuwstelsel liggen in de intermediolaterale cell columns (ofwel: een nuclei, mv: nucleus). Deze gepaarde (links- en rechtsliggende) kolommen zijn een deel van de grijze stof in het ruggenmerg.

Pre- en postsynaptische uitlopers

De cellichamen van de postsynaptische neuronen van het sympatische gedeelte kunnen op 2 plekken verschijnen:

• Paravertebrale ganglia: zitten verticaal via een ‘ketting’ aan andere ganglia vast, langs de wervelkolom.

• Prevertebrale ganglia: zitten in de plexussen die om de aorta heen liggen.

Nadat de presynaptische uitlopers de anterior rami uitgaan komen ze in white rami communicantes terecht, waarna ze 4 kanten op kunnen (omhoog, omlaag, meteen naar een synaps, nog een stuk door). Degene die zorgen voor de innervatie van de buikorganen, gaan naar de prevertebrale ganglia door abdominopelvische splanchnic zenuwen, waar ze synapsen. Sommigen synapsen hier nog niet en gaan regelrecht naar de organen

De postsynaptische uitlopers (waar er veel meer van zijn) controleren het samentrekken van de bloedvaten (vasomotie), het overeind staan van haartjes (polimotie) en het zweden (sudomotie). De postsynaptische uitlopers die hiervoor zorgen in het hoofd & nek gebied hebben hun cellichamen in de superior cervicale ganglia liggen. Degene die naar de organen gaan, gaan door cardiopulmonary splanchnic nerves om de plexussen van het hart en de longen te betreden.

Spinale zenuwen komen vanuit het ruggenmerg als veel rootlets (worteltjes) en smelten samen tot twee zenuwwortels (nerve roots): één anterior (ventrale) zenuwwortel en een posterior (dorsale) zenuwwortel.

De anterior root bestaat uit motorische uitlopers die vanuit de cellichamen in de anterior hoorn naar de organen gaan.

De posterior root bestaat uit sensorische uitlopers die vanuit de cellichamen in de ganglion naar de posterior hoorn gaan. Deze wortels komen samen en vormen zo een spinale zenuw die weer meteen splitst in twee rami: een posterior ramus en een anterior ramus. Deze bevatten allebei een mix van sensorische en motorische uitlopers. Het stuk huid dat door de sensorische uitlopers van een zenuw wordt geïnnerveerd heet een dermatoom: de spier die door de motorische uitlopers van een zenuw wordt geïnnerveerd heet een myotoom.

• De posterior rami van spinale zenuwen zorgen voor de synoviale gewrichten van de wervelkolom, de diepe rugspieren en de overliggende huid.

• De anterior rami van de spinale zenuwen zorgen voor het grote overblijvende gedeelte: de anterior en laterale regio’s van de romp en de bovenste en onderste ledematen. Als ze naar de ledematen gaan komen meerdere anterior rami samen in somatische zenuwplexussen.

Somatische en viscerale uitlopers

De typen uitlopers die overgebracht zijn door craniale of spinale zenuwen:

• Somatische uitlopers:

  • General sensory fibers: brengen ‘gevoel’ van het lichaam naar het CNS. Dit kunnen exteroceptieve sensaties zijn (pijn, temperatuur), of proprioceptieve sensaties (vanuit spieren, spanning, etc).

  • Somatische motor fibers vervoeren impulsen naar de skeletspieren.

• Viscerale (orgaan) uitlopers:

• Viscerale sensory fibers: vervoeren pijn of orgaanreflexen naar het CNS.

• Viscerale motor fibers: vervoeren impulsen naar het onwillekeurige gladde spierweefsel van de organen.

Allebei de soorten sensorische uitlopers zijn uitlopers van pseudounipolaire neuronen met de cellichamen buiten het CNS in spinale of craniale sensorische ganglia. De motorische uitlopers zijn axonen van multipolaire neuronen, waarvan de cellichamen in de grijze stof liggen.

Het parasympatische (thoracolumbare) gedeelte van het autonome zenuwstelsel

De presynaptische cellichamen liggen in twee plaatsen in het CNS, de uitlopers gaan uit het CNS door 2 routes:

• In de grijze stof van de hersenstam, de uitlopers gaan het CNS uit via de hersenzenuwen III, VII en X: craniaal parasympatisch. Deze innerveren het hoofd/hals gebied. Let op: zenuw X (vagus) innerveert de organen en gaat dus naar beneden.

• In de grijze stof van de sacrale segmenten van het ruggenmerg, de uitlopers gaan het CNS uit via de sacrale zenuwen S2-S4: sacraal parasympatisch.

Er is natuurlijk ook een verschil in functie, naast het verschil in de bouw. Het sympatische systeem is een catabolisch (energie-uitgevend) systeem dat zorgt dat het lichaam actie kan ondernemen. Het parasympatische systeem is een homeostatisch of anabolisch (energie-sparend) systeem dat de stille processen in het lichaam door laat gaan. Viscerale (autonome) sensorische uitlopers zorgen voor de informatie over de staat van ons lichaam en zorgt ervoor dat reflexen optreden (zoals bloeddruk, temperatuur).

Wat is de histologie van het cardiovasculaire systeem? - Chapter 13

Circulatiesysteem

Het hart ligt voor ongeveer 2/3 deel in de linker thoracale holte, in het middelste mediastrium (de ruimte die wordt ingesloten door het sternum, de wervelkolom, het diafragma en de longen. Het hart bestaat uit vier kamers; twee artia en twee ventrikels. Kleppen bij de uitgang van de kamers zorgen ervoor dat het bloed niet terug het hart in kan stromen. Het interatriale septum en het interventriculaire septum scheiden de linkerkant van de rechterkant. De wand van elke kamer bestaat uit drie lagen. Van buiten naar binnen zijn dit het endocardium, myocardium (spier), epicardium (visceraal).

De spiervezels zitten vast aan het fibreuze hartskelet. Het hartskelet bestaat uit vier fibreuze ringen, dit zijn bindingsplaatsen voor de kleppen. De atria zijn gescheiden van de ventrikels door de coronaire sulcus (atrioventriculaire groeve) en de linker- en rechterventrikel zijn van elkaar gescheiden door de anterior en posterior interventriculaire sulci. De apex ligt in de vijfde intercostaalruimte. Hier kun je de mitraalklep horen.

Het rechter atrium ontvangt bloed van de vena cava superior en inferior en de coronaire sinus (zie figuur 13.3 p. 402). De gladde en ruwe atriale wand zijn gescheiden door de sulcus terminalis aan de buitenkant, en crista terminalis aan de binnenkant. De opening van de coronaire sinus zit vlakbij de ingang van de vena cava inferior. De AV-knoop zit tussen de sinus coronarius, fossa ovale en tricuspidalisklep. De SA-knoop zit bij de vena cava superior en sulcus/crista terminalis.

Het bloed gaat vanuit het rechter atrium via de tricuspidalisklep in het rechterventrikel. De kleppen zitten vast aan het fibreuze skelet. Er zitten kleine chordae tendineae aan vast, die weer vastzitten aan de papillairspieren, deze zorgen dat de klep niet doorslaat. Het bloed gaat door de pulmonalisklep richting de longen.

Het interventriculaire septum bestaat uit spier en membraan en onderscheidt de linker- en rechterventrikels. Het spiergedeelte zit meer bij de linkerventrikel omdat die een grotere kracht moet geven. Aan de rechterkant zit meer membraneus weefsel, de tricuspidalisklep zit vast aan dit membraneuze weefsel van het fibreuze skelet.

Het linkeratrium vormt de basis van het hart. De linker- en rechter pulmonaire venen komen hierin uit met zuurstofrijk bloed. De wand is een beetje dikker en gladder dan het rechteratrium. Het ligt helemaal tegen de achterkant en via de oesophagus is het linker atrium dus goed te bestuderen. Het linkerventrikel heeft een erg dikke spierwand. Het bloed komt naar binnen door de mitralisklep. Deze klep ligt achter het sternum ter hoogte van de 4^e rib. Via de halvemaanvormige aortaklep gaat het bloed er weer uit. De halvemaanvormige (semilunair) kleppen hebben drie onderdelen en geen chordae.

Het circulatiesysteem transporteert vloeistoffen door het lichaam. Het hart zorgt voor de bloedvoorziening. Er zijn twee bloedsomlopen te onderscheiden: de pulmonaire (long-) en systemische (lichaams-) circulatie.

De pulmonaire circulatie begint bij het rechterventrikel. Hiervandaan pompt het hart zuurstofarm bloed via de longarterie in de longen. Hier wordt het zuurstofrijk gemaakt en via de longvenen naar het linker atrium gebracht. Daarna begint de systemische circulatie en pompt het linker ventrikel het bloed via de aorta de rest van het lichaam in. Via de vena cava komt het bloed weer terug in het rechter atrium.

De meeste bloedvaten bestaan uit drie lagen:

• Tunica intima: het binnenste laagje, het endotheel, bestaande uit platte epitheelcellen. Capillairen bestaan in hun geheel uit tunica intima.

• Tunica media: het middelste laagje, bestaande uit gladde spiercellen. Deze laag verschilt per soort bloedvat in dikte.

• Tunica adventitia: het buitenste laagje bindweefsel.

Er zijn drie typen bloedvaten: arteriën, venen en capillairen.

Arteriën

Arteriën zijn bloedvaten die de hoge druk opvangen, ze krijgen het bloed rechtstreeks vanuit het hart. De verschillende typen arteriën zijn van elkaar te onderscheiden door de grootte van de tunica media. Er zijn drie typen arteriën:

• Grote elastische arteriën: hebben veel elastische laagjes in hun wand. Ze vangen het bloed rechtstreeks op vanuit het hart. Voorbeeld: aorta.

• Medium spier arteriën: hebben een wand die vooral uit gladde spiercellen bestaat. Ze kunnen hun diameter verkleinen (vasoconstrictie) en daarmee de bloeddruk regelen. Dit zijn meestal de genaamde arteriën.

• Kleine arteriën en arteriolen: hebben een dikke spierwand. Door de tonus (spanning) die ze kunnen beïnvloeden, bepalen ze hoeveel bloed er naar de capillairbedden wordt gestuurd. Als deze tonus hoog is, is sprake van hypertensie.

Een anastomose is een verbinding tussen de vaten, waardoor er tussen takken van arteriën een communicatie kan ontstaan. Dit zijn bypasses van bloed. Als een bloedvat dicht is kan het bloed via een bypass naar een ander vat: dit is een collaterale circulatie. Toch zijn er plekken waar dit niet voor komt. Deze arteriën heten echte terminale eindarteriën: ze maken geen verbinding met andere arteriën. Als deze afgesloten raakt krijgt het hele orgaan geen bloed meer. Functionele eindarteriën daarentegen kunnen alleen via kleinere arteriën een collaterale circulatie vormen. Ze hebben dus alleen ineffectieve anastomosen.

Venen

Venen transporteren het zuurstofarme bloed terug naar het hart. Ze hebben vaak grotere diameters dan arteriën en hebben een grote capaciteit doordat ze kunnen uitrekken. Daarom bevindt 80% van al het bloed zich in de venen. Er zijn 3 soorten:

• Venulen: de kleinste venen. Ze zorgen voor de drainage van de capillairbedden.

• Medium venen: hebben veneuze kleppen, zodat het bloed niet met de zwaartekracht mee weer naar beneden stroomt. De meesten hebben een naam.

• Grote venen: zijn gekenmerkt door de wijde bundels longitudinale gladde spiercellen en een goed ontwikkelde tunica adventitia. Een voorbeeld is de vena cava superior (bovenste holle ader).

De capillairen zijn enkele endotheel buisjes, die ervoor zorgen dat in de capillairbedden afgifte van voedingsstoffen plaatsvindt naar de extracellulaire ruimten, en opname van afvalstoffen naar de capillairen. Op sommige plekken zijn er directe verbindingen tussen de kleine arteriolen en de venulen: arteriovenulaire anastomosen (shunts), welke een rol spelen bij de temperatuurregeling. Op sommige plekken gaat het bloed langs twee capillairbedden voordat het naar het hart gaat: bijvoorbeeld in het poortadersysteem. Het voedingsstofrijke bloed gaat dan eerst nog langs de lever zodat die de voedingsstoffen eruit kan halen.

Wat is de histologie van het lymfestelsel? - Chapter 14

Bij het uitwisselen van stoffen bij de capillairbedden wordt een deel niet geresorbeerd door de capillairen, lekken er soms eiwitten in de extracellulaire ruimte en zijn sommige stoffen te groot om op te nemen, waardoor ze in de extracellulaire ruimte blijven. Het lymfesysteem vangt dit op.

Het lymfesysteem bestaat uit verschillende componenten:

• Lymfatische plexussen: netwerken van lymfatische capillairen die in de extracellulaire weefselplekken zitten.

• Lymfevaten: een netwerk van vaten met dunne wanden die opnemende lymfekleppen hebben. Ze zijn overal te vinden waar capillairen zitten.

• Lymfe: de weefselvloeistof die de lymfecapillairen in gaat.

• Lymfeknopen: kleine massa’s lymfeweefsel, gelokaliseerd langs de weg van de lymfevaten. Hier wordt lymfe gefilterd.

• Lymfocyten: circulerende cellen van het immuunsysteem die tegen lichaamsvreemde materialen reageren.

• Lymfoïde organen: organen die lymfocyten produceren. Voorbeelden zijn de thymus, beenmerg, milt, etc.

De oppervlakkige lymfevaten komen uit in de diepere lymfevaten. Deze zorgen voor de drainage van de organen. De grote lymfevaten komen uit in grote verzamelvaten (truncus), die samen het rechter lymfevat of het thoracale lymfevat vormen:

• Het rechter lymfevat zorgt voor de drainage van het rechter bovenlichaam naar de rechter veneuze hoek.

• Het thoracale lymfevat zorgt voor de drainage van de rest van het lichaam naar de linker veneuze hoek.

Extra functies van het lymfesysteem zijn de absorptie en het transport van vetten en het maken van een verdedigingssysteem van het lichaam.

Wat is de histologie van het integumentum? - Chapter 15

Huid (cutis / integument)

De huid, ook wel cutis of integument, vormt de externe bedekking van het lichaam en is het grootste orgaan. De huid bestaat uit twee hoofdlagen.

• De epidermis bevat verhoornd plaveiselepitheel, wat continu groeit, maar de normale dikte behoudt, doordat de bovenste laag vervelt. Epidermis is in de embryonale fase ontstaan uit ectoderm.

• De dermis wordt samengesteld uit dicht bindweefsel, wat zorgt voor mechanische ondersteuning, sterkte en dikte van de huid. Dermis is ontstaan uit mesoderm.

De hypodermis bevat verschillende hoeveelheden van vetweefsel, die gescheiden worden door septa. Het ligt diep in de dermis en is hetzelfde als de subcutane fascie. Bij mensen met overgewicht kan deze vetlaag erg dik worden.

In de huid zitten nog meer structuren, zoals haarfollikels en haar, zweetklieren, talgklieren, nagels en borstklieren.

De huid zorgt voor enkele essentiële functies. Het is een complex orgaan dat is samengesteld uit veel verschillende celtypen. De verschillende functies zijn:

• Barrière: bescherming tegen fysische, chemische en biologische agenten uit het externe milieu.

• Immunologie: het bieden van immunologische informatie die verkregen is tijdens de antigeenpresentatie aan de effectorcellen in het lymfatische weefsel.

• Homeostase: de lichaamstemperatuur en de wateruitscheiding wordt geregeld.

• Sensorisch: informatie uit de omgeving wordt doorgegeven aan het zenuwstelsel.

• Endocrien: hormonen worden uitgescheiden, maar ook cytokines en groeifactoren en voorlopermoleculen worden omgezet in actieve hormonen (bijvoorbeeld vitamine D).

• Excretie: de uitscheiding van zweet en talg.

De huid wordt onderverdeeld in dikke en dunne huid. Over het hele lichaam varieert de dikte, van minder dan 1 mm tot meer dan 5 mm. De handpalmen en voetzolen zijn overduidelijk anders dan de rest. Hier groeit ook geen haar en dit is de dikke huid. De rest is de dunne huid, die over het algemeen overal haarzakjes heeft.

De epidermis bestaat uit verhoornd plaveiselepitheel, dat uit verschillende lagen bestaat, namelijk het basaalmembraan, stratum basale, stratum spinosum, stratum granulosum, (stratum lucidum, maar deze laag komt maar zelden voor) en stratum corneum. De differentiatie van de epidermaal cellen is eigenlijk een speciale vorm van apoptose. Er worden vier verschillende cellen gevonden in de epidermis: keratinocyten, melanocyten, Langerhans’ cellen en Merkels cellen.

De dermis ligt onder de epidermis, welke aan elkaar vastzitten met behulp van dermale papillen. De dermis bestaat uit twee lagen: de papillair laag en de reticulair laag. Direct hieronder liggen vetweefsel en spieren (glad en gestreept).

Wat is de histologie van het verteringssysteem (deel 1/3)? - Chapter 16

Verteringsstelsel

Het verteringsstelsel bestaat uit het verteringskanaal en de helpende organen: de tong, tanden, speekselklieren, pancreas, lever en galblaas. Het voedingskanaal is fysiek en functioneel extern van de rest van het lichaam. Nadat het voedsel tot een bolus is gevormd met behulp van speeksel in de mondholte, gaat het snel via de farynx in de oesophagus. Daarbij worden de luchtwegen afgesloten. In het gastro-intestinale kanaal gaat de verplaatsing langzamer en vindt absorptie plaats. Onverteerd voedsel en andere substanties zoals bacteriën verlaten het lichaam als feces.

Via de slijmvliezen van het verteringskanaal komen de meeste substanties het lichaam binnen. Deze slijmvliezen hebben verschillende functies:

• Secretie: het afscheiden van onder andere slijm, enzymen en zuren

• Absorptie: het epitheel is in staat metabolische producten, vitamines, mineralen en andere essentiële lichaamsstoffen op te nemen

• Barrière: pathogene organismen buiten houden

• Immunologische bescherming: in de slijmvliezen bevindt zich lymfeweefsel

De mondholte bestaat uit de mond en zijn structuren: de tong, tanden, periodontium (ondersteunende structuren), grote en kleine speekselklieren en amandelen. De mondholte is verdeeld in een vestibule en een echte mondholte. De vestibule mondholte is de ruimte tussen de wangen, tanden en lippen. De echte mondholte ligt achter de tanden en wordt inferior begrensd door de tong en superior door het harde en zachte gehemelte. Er zijn drie grote speekselklieren:

• Glandula parotis (oorspeekselklier): de grootste klier, is gelegen in het infratemporale deel van het hoofd. Het parotiskanaal eindigt in de parotispapillen in de wang.

• Glandula submandibulaire: is gelegen in de trigona submandibulare in de nek. Het submandibulaire kanaal eindigt in een vlezig uitsteeksel (het caruncula subligualis) onderin de mondholte.

• Glandula sublinguale: ligt inferior van de tong tussen de vouwen onder tong en eindigt in meerdere kanalen, die relatief kort zijn.

De kleinere speekselklieren liggen in het submucosa van de mondholte, de namen komen overeen met de locaties (linguaal, labiaal, buccaal, molaar en palatine). De amandelen bestaan uit ophopingen van lymfeknopen in de orale en nasale holtes. Het ligt in een ringvormige structuur rond de ingangen van de tractus digestivus en respiratorius. Er zijn vier soorten:

• De palatine amandelen, liggen bij de ingang van de oropharynx tussen de palatopharyngeale en palatoglossale boog.

• De tubale amandelen, liggen lateraal in de wand van de nasopharynx en bij de opening van de gehoorgang.

• De faryngeale amandel, of adenoïd, zit in het dak de nasopharynx.

• De linguale amandel, ligt op het superior oppervlak van de tong.

De tong

Het zenuwsysteem van de tong bestaat uit craniale en autonome zenuwvezels. Algemeen gevoel wordt doorgegeven via de mandibulaire tak van de nervus trigeminus, de nervus glossopharyngeus en de nervus vagus. Smaak wordt doorgegeven door de chorda tympani, de nervus glossopharyngeus en de nervus vagus. Motorische aansturing gaat via de nervus hypoglossus en verder zijn er sympathische en parasympatische zenuwen en ganglioncellen.

De mondholte wordt begrensd door de orale mucosa die bestaat uit masticatory mucosa, lining mucosa en gespecialiseerde mucosa. Het epitheel bestaat uit (para)gekeratiniseerd meerlagig plaveiselepitheel. Paragekeratiniseerd epitheel bevat nog wel nuclei en gekeratininseerd epitheel niet. De lamina propria bestaat uit losmazig bindweefsel en bevat bloedvaten en zenuwen (plexus van Meissner). Sommige delen, zoals de lippen en wangen, bestaan uit lining mucosa, hierbij is het epitheel niet gekeratiniseerd. Het bestaat uit een stratum basale, spinosum en superficiale. Het mucosale epitheel bevat onder andere karatinocyten, melanocyten, Langerhans' en Merkels cellen. Gespecialiseerde mucosa bevat smaakpapillen. Het orale mucosa is de belangrijkste barrière tussen het externe en interne milieu.

De tong bestaat uit zowel intrinsieke als extrinsieke spieren. Hij is enorm flexibel. Op het dorsale oppervlak van de tong zit gespecialiseerde mucosa met verschillende papillen:

• Filliforme papillen zijn klein en bevatten geen smaakknopjes, maar hebben een mechanische rol.

• Fungiforme papillen liggen dorsaal, zijn klein en bevatten smaakknopjes.

• Circumvallate papillen zijn 8-12 grote structuren waarin de linguale von Ebners klieren secreteren, ze bevatten smaakknopjes.

• Foliate papillen bestaan uit parallelle groeven en liggen lateraal van de tong, ze bevatten smaakknopjes.

Smaakknopjes zijn ovale structuren, de opening in het epitheel heet een smaakpapil. Ze bevatten veel neuro-epitheel (signalen gaan naar VII, IX of X) en ook supportcellen en basaalcellen. In de arcus palatoglossus, epiglottis en farynx zitten ook smaakknopjes.

Smaak komt door verschillende chemische substanties in het eten die de smaakreceptoren op de apicale kant van de neuro-epitheelcellen stimuleren. Er zijn vijf smaken die op verschillende manieren worden doorgegeven: zout en zuur gaan via ionkanalen en bitter, zuur en umami (‘lekker’) via G-gekoppelde eiwitreceptoren. Sommige mensen proeven beter dan andere, dit is genetisch bepaald.

De tong wordt op verschillende manieren geïnnerveerd:

• Algemene sensatie van de anterior 2/3^e van de tong gaat via de n. mandibularis van de n. trigeminus, het overgebleven 1/3^e door de n. glossopharyngeus en n. vagus.

• Smaak gaat via de n. facialis, n. glossopharyngeus en n. vagus.

• Motorische innervatie gaat via de n. hypoglossus.

• Vasculaire innervatie en klierinnervatie gaat via sympathische en parasympatische zenuwen.

De tanden

De tanden zitten vast aan de maxilla (bovenkaak) en de mandibula (onderkaak). Een volwassene gebit bestaat uit centrale en laterale snijtanden, hoektanden, kiezen en verstandskiezen. Het wisselen bij een kind gaat van 6 tot 12/13 jaar. Tanden bestaan uit meerdere lagen: enamel, dentine en cement. De gingiva is een deel van de orale mucosa en maakt deel uit van het tandvlees.

Er zijn drie grote, gepaarde speekselklieren: de parotis-, de submandibulaire en de sublinguale klieren. De eerste twee liggen niet in de mondholte: hun secretie bereikt de mondholte via kanalen. De kleine slijmklieren liggen in de submucosa van de mondholte. Er zijn verschillende kleine slijmklieren: de linguale, de labiale, de buccale, de molaire en de palatine. Ze ontstaan allemaal uit ontwikkelend epitheel. Aanvankelijk vormt een kleine slijmklier een draad. De cellen omheen specialiseren zich, zo vormt zich een secretoire acinus. De acini van de grote slijmklieren vormen lobuli. Ze worden gescheiden door een capsule van straf bindweefsel. De septa die zo gevormd worden bevatten grotere bloedvaten en afvoerkanalen. De kleine slijmklieren hebben geen capsules. Om de acini van de grote en kleine slijmklieren bevinden zich veel lymfocyten en plasmacellen, die belangrijk zijn bij de secretie van antilichamen.

Klieren

Speekselklieren ontstaan uit het epitheel van de mondholte en bestaan uit een draad met een knop als uiteinde. Bij een reeks speekselklieren vormen de draden kanalen en de knoppen een uitstulpende zak (acini), die uit lobben bestaan, gescheiden door septa met bloedvaten. In het bindweefsel rond de acini bevinden zich lymfocyten en plasmacellen. Acini scheiden proteïnerijk (sereus) of slijmachtig (muceus) speeksel af, of allebei. Sereuze acini zijn bolvormig en muceuze zijn tube-vormig. Muceuze acini hebben vaak een kapsel van sereuze cellen, deze heten sereuze demilunes.

De parotisklieren zijn geheel sereus en omringt met vet. Mumps is een virale infectie van de glandula parotis die de passerende nervus facialis kan beschadigen. De submandibulaire klieren zijn gemixt maar vooral sereus (bij mensen). De muceuze, overkapte acini liggen tussen de dominante sereuze acini. De kanalen zijn korter dan bij de parotis. Sublinguale klieren zijn gemixt maar vooral muceus, het bevat nauwelijks puur sereuze klieren. De kanalen komen uit in het submandibulaire kanaal en rechtstreeks in de mondholte, en zijn kort of zelfs afwezig.

Tumoren van de slijmklieren komen vooral in de drie grote slijmklieren voor. De meeste tumoren in de slijmklieren zijn benigne (goedaardig). Meestal kenmerkt een tumor zich door pijnloos uit te groeien. De meest voorkomende goedaardige tumor in de slijmklieren is het pleomorfe adenoom, dit geeft een grote bobbel onder het oor. De behandeling bestaat meestal uit het chirurgisch verwijderen van de tumor.

Het gekreatiniseerde epitheel van het gezicht is vrij dun en bevat haarfollikels en talgkliertjes. Ook is het pigment melanine te zien, dit is roodachtig bruin. Het epitheel van het rode deel van de lippen is veel dikker dan dat van de rest van het gezicht. De kleur komt doordat papillen van het bindweefsel in het epitheel doorkomen, waardoor de bloedvaten duidelijk door het epitheel schemeren. In de lip zitten veel sensorische lichaampjes waardoor de kleinste aanraking al gevoeld wordt.

In de submandibulaire klier zie je de sereuze acini donker en de muceuze acini lichter aangekleurd. De muceuze acini lijken vaak ook meer tubulair. De kortste gangen, de geïntercaleerde ducts, zijn vaak moeilijk te zien. De gestreepte ducts zijn beter te zien. De excretoire ducts zijn te herkennen aan het (pseudo-) meerlagige epitheel. De parotisklier bevat alleen sereuze acini maar ook veel vetcellen. In de sublinguale klier domineren de muceuze acini, deze is dus ook lichter aangekleurd. In de sublinguale klier zijn intralobulaire kanalen aanwezig. Deze zijn vergelijkbaar met de gestreepte ducts maar hebben geen instulpingen en mitochondria. In het bindweefsel zijn veel lymfocyten en plasmacellen aanwezig.

Speeksel

Speeksel bevat een mengsel van de uitscheiding van alle grote en kleine klieren. Het meeste wordt geproduceerd door speekselklieren, maar onder andere amandelen dragen er ook aan bij. Speeksel heeft beschermende en verterende functies:

• Bevochtigen van de orale slijmklieren en droog voedsel

• Dient als een medium van opgelost voedsel die de smaakpapillen stimuleert

• Bufferfunctie van de mondholte

• Vertering van koolhydraten door middel van amylase

• Controleren van de bacteriële flora met behulp van lysozym

• Bron van calcium- en fosfaationen die essentieel zijn voor de tanden

De farynx verbindt de neus- en mondholte met de larynx en oesophagus en is dus een doorgang voor voedsel en lucht en is verdeeld in de nasopharynx en de oropharynx. De wanden van de nasopharynx bevatten veel lymfatisch weefsel, de faryngeale amandelen zijn concentraties van dit weefsel.

De larynx is de verbinding tussen de oropharynx en de trachea en bestaat uit elastisch en hyalien, naast de doorstroom van lucht zorgt de larynx ook voor de productie van geluid. De stembanden zijn twee vouwen van ligamenten in de larynx en geven de laterale grens van de larynx, de rima glottidis, aan. Elke stemband is verbonden met de musculus vocalis. De extrinsieke laryngeale spieren bewegen de larynx bij slikken en ontstaan buiten de larynx. Door verschillen in vibraties wordt het geproduceerde geluid anders. In het fonetische proces wordt het geluid aangepast in larynx en neusholte. De vouwen boven de stembanden zijn de valse stembanden, die zich in een ventrikel bevinden, die niet bijdragen aan de productie van geluid maar wel aan de resonantie.

Acute en chronische laryngitis komen veel voor, de laatste vaak als gevolg van roken en vervuilde lucht. Het epitheel van de larynx is meerlagig kubisch en pseudomeerlagig cilindrisch. De stembanden zijn meerlagig kubisch, net als het grootste deel van de epiglottis. Het bindweefsel van de larynx bevat gemixte slijmklieren.

Er zijn meerdere soorten acini: sereus (waterig), muceus (slijmerig) en gemengd. De acinus is een zak van sereuze en/of muceuze cellen om een afvoergang. Vaak zie je op een coupe een kapsel van sereuze cellen om een muceuze acinus, dit heet een sereuze demilune. Dit zijn artefacten die ontstaan door fixatie, de sereuze cellen bewegen naar de buitenkant waardoor een aanvankelijk gemengde acinus een binnenlaag van muceuze en een buitenlaag van sereuze cellen lijkt te hebben.

Sereuze cellen zijn piramidevormig en secreteren een dunne substantie met eiwitten. De meeste cellen slaan deze op in zymogene granulen, die apicaal gelegen zijn. Muceuze cellen ondervinden een cyclus waarin mucus (slijm) wordt geproduceerd en in mucinogene granulen wordt opgeslagen. Na hormonale of neurale stimulatie wordt mucus opnieuw gesynthetiseerd en gesecreteerd. Het verschil tussen een actieve en inactieve mucuscel is te zien aan de hoeveelheid granulen, maar meestal is dit lastig te onderscheiden. Zowel sereuze als muceuze cellen bevatten apicale junctionele complexen. Myo-epitheelcellen zijn cellen die kunnen samentrekken. Ze liggen tussen het basale membraan en de basale lamina van de epitheelcellen in. Myo-epitheelcellen zijn belangrijk voor het vervoer van de secretie door de afvoergangen.

Het lumen van een speeksel acinus is continu met een afvoersysteem. In dit afvoersysteem zijn drie segmenten te herkennen:

• Geïntercaleerde ducts, deze lopen vanaf de acinus naar een grotere afvoergang. Ze bestaan uit dun kubusepitheel. Ze secreteren HCO₃^- en absorberen Cl^- bij sereuze en gemengde secretie.

• Gestreepte ducts, deze bestaan uit instulpingen van de cilindercellen van het basale membraan. Ze bevatten aan de kant van het geïntercaleerde duct eenlagig kubusepitheel en aan de kant van het excretoire duct cilindrisch epitheel. In de instulpingen bevinden zich veel mitochondria. In dit deel van de afvoergang vindt reabsorptie van Na⁺ en secretie van K⁺ en HCO3^- plaats. Doordat meer Na⁺ wordt geresorbeerd dan er K⁺ wordt gesecreteerd, wordt de secretie hypotoon. Gestreepte ducts liggen vaak in het parenchym van de klier, dus intralobulair. Parallel met de gang kan bindweefsel met bloedvaten en zenuwen lopen.

• Excretoire ducts, dit zijn de grote gangen die uitkomen in de mondholte. Ze bevinden zich interlobulair en interlobair. Het epitheel is bij de kleine klieren eenlagig kubus, maar bij de grotere klieren (pseudo-) meerlagig cilindrisch. Vlakbij de mondholte kan ook plaveiselepitheel worden aangetroffen. De excretoire ducts van de parotis (ductus van Stensen) en submandibularis (ductus van Wharton) zijn erg lang en lopen door het bindweefsel van respectievelijk het gezicht en de nek.

De mate van ontwikkeling van de kanalen is afhankelijk van de secretie. De gangen van sereuze klieren zijn veel verder ontwikkeld dan die van de muceuze, doordat sereuze gangen het product nog verder bewerken. De parotisklieren zijn geheel sereus en bevat geïntercaleerde en gestreepte lange ducts. In de parotisklieren zijn veel vetcellen te vinden. De submandibulaire klieren zijn gemengd, maar voornamelijk sereus. Er zijn minder geïntercaleerde ducts aanwezig dan bij de parotisklieren. De sublinguale klieren zijn de kleinste van de drie grote slijmklieren en voornamelijk muceus. Ze hebben meerdere kleine excretoire ducts die in de mondbodem uitkomen. De geïntercaleerde en gestreepte ducts zijn klein en moeilijk te onderscheiden.

Speeksel bestaat uit de secretie van de grote en kleine slijmklieren, maar ook een beetje uit secretie van de gingiva, de amandelen en het generale epitheel van de mondholte. Het volume van het geproduceerde speeksel is erg variabel. Speeksel heeft vele functies:

• Metabole functies: bevochtigen mucosa, bevochtigen voedsel, oplossen van voeding zodat de smaakknopjes het kunnen proeven, bufferen van de inhoud van de mondholte, verteren van carbohydraten (door het enzym amylase) en het controleren van de bacteriële flora.

• Ondersteunen van de tanden: het calcium en fosfaat uit het speeksel zijn essentieel voor de mineralisatie van nieuwe en herstellende tanden. Daarnaast vormen eiwitten uit het speeksel een beschermend laagje om de tand heen.

• Bijdragen aan het afweersysteem: speeksel bevat antilichamen, deze heten immunoglobuline A (IgA). Dit wordt gesecreteerd door de plasmacellen in het bindweefsel rond de secretoire cellen. De receptor hiervoor, pIgR, wordt door de speekselklieren gemaakt en aan het basale plasmamembraan afgegeven. Via endocytose kan secretoir IgA vrijkomen. Dit is te vergelijken met de processen in dunne darm en colon.

Wat is de histologie van het verteringssysteem (deel 2/3)? - Chapter 17

Het gehele voedingskanaal is structureel op dezelfde manier opgebouwd, van binnen naar buiten bestaat het uit vier lagen:

• Mucosa: bestaat uit epitheel, lamina propria (bindweefsel) en muscularis mucosae (glad spierweefsel)

• Submucosa: losmazig bindweefsel

• Muscularis externa: twee lagen glad spierweefsel

• Serosa: bestaat uit plaveiselepitheel, mesotheel en bindweefsel

Waar de serosa vastzit aan andere structuren, heet deze laag de adventitia, bestaande uit alleen bindweefsel.

Functies van het spijsverteringsstelsel

De meeste variatie tussen verschillende gedeelten van het spijsverteringsstelsel zit in de mucosa. De voornaamste functies zijn bescherming, absorptie en secretie. Het epitheel werkt als een scheiding tussen het lumen en de rest van het lichaam. In de oesophagus beschermt een meerlagig plaveiselcelepitheel tegen schade van voedsel. In het maagdarmkanaal zorgen de tight junctions tussen de cilindrische epitheelcellen voor een selectief permeabel membraan. De hoeveelheid absorptie-oppervlak wordt sterk vergroot door verschillende structuren:

• Plicae circulares zijn vouwen in de dunne darm

• Villi bedekken het gehele oppervlak van de dunne darm

• Microvilli zijn microscopische uitstulpingen, door de gehele darm.

• Glycocalyx zijn glycoproteïnen op het oppervlak, die het oppervlak vergroten en tevens verteringsenzymen bevatten

Klieren zorgen voor afgifte van verteringsenzymen, hormonen en antilichamen aan het lumen én voor lubricatie door slijmafgifte. Er zijn extramurale (zoals lever en pancreas), submucoseale en mucoseale klieren. De lamina propria bevat mucoseale klieren, en soms ook slijmsecreterende klieren. Het bevat ook gefenestreerde vaten die geabsorbeerde producten transporteren. In de dunne darm zijn er veel lymfatische capillairen die een gedeelte van de lipiden en proteïnen ontvangen. Het lymfatische weefsel werkt als onderdeel van het immuunsysteem. Het bestaat het Gut Associated Lymphatic Tissue (GALT), dat bestaat uit diffuus lymfatisch weefsel en lymfeknopen. In het ileum zijn in lamina propria en submucosa verzamelingen lymfeknopen, genaamd de Peyer’s patches.

Muscularis mucosae

De muscularis mucosae is de afscheiding tussen mucosa en submucosa. Het bestaat uit glad spierweefsel in een binnenste circulaire en buitenste longitudinale laag. Tevens beweegt deze laag los van de peristaltiek om absorptie en secretie te bevorderen. De submucosa bestaat uit irregulier bindweefsel met een hoge dichtheid. Het bevat grotere bloedvaten, lymfevaten en een aantal klieren. De parasympatische ganglia en haar postganglionaire vezels vormen het enterisch zenuwstelsel (ENS). Deze zorgt voor innervatie van het gladde spierweefsel van het verteringskanaal, los van het centrale zenuwstelsel. Het netwerk van ongemyeliniseerde zenuwvezels en ganglionen vormt de submucoseale plexus van Meissner.

Muscularis externa

Meestal bestaat de muscularis externa uit twee dikke lagen glad spierweefsel. Een binnenste circulaire en een buitenste longitudinale, met daartussen een dunne laag bindweefsel. In het bindweefsel ligt de myenterische plexus van Auerbach, bestaande uit parasympatische ganglionen, zenuwen van het enterisch zenuwstelsel, bloed- en lymfevaten. De contracties van het circulaire spierweefsel zorgen voor vermenging en het kneden. Contracties van het longitudinale spierweefsel zorgen voor de voortstuwing van de inhoud. Deze peristaltiek wordt beheerst door het enterisch zenuwstelsel. Afwijkende stukken zijn:

• De pharyngoesofagiale sfincter en de externe anale sfincter bevatten dwarsgestreept spierweefsel.

• De maag bevat drie spierlagen: circulair, longitudinaal en transversaal.

• De longitudinale laag van de dikke darm bevat drie verdikkingen, genaamd de teniae coli. Deze zorgen voor verkorting van de darm, waardoor de inhoud verder beweegt.

De circulaire laag is op stukken verdikt om zo sfincters te vormen, waaronder de bovenste oesofagiale sfincter (UES), de onderste oesofagiale sfincter (LES, wordt versterkt door het diafragma), de pylorussfincter, de ileocoecale klep en de interne anale sfincter. De serosa bestaat uit wat bindweefsel en het mesotheel, dat een eenlagig plaveiselcelepitheel is. Het is continu met het mesenterium en de bekleding van de buikholte. Grote bloed- en lymfevaten gaan door de serosa, van mesenterium naar de buikwand. Er kan daar veel vet opgeslagen worden. De thoracale oesophagus, duodenum, colon ascendens en descendens, rectum en anale kanaal die vastzitten aan de buikwand, hebben geen serosa. Zij worden door een adventitia (bindweefsel) aan de buikwand verbonden.

Oesophagus

De oesophagus is een musculaire buis die voedsel en vloeistof levert van de pharynx naar de maag. Het buikwandige deel van de oesophagus is bekleed met adventitia en het vrije deel met serosa. In rust is de oesophagus samengevallen. Normaliter is de mucosa met meerlagig plaveiselcelepitheel niet verhoornd. De muscularis mucosae in het proximale deel van de oesophagus is sterk verdikt, waarschijnlijk helpt dit bij het slikken. Het eerste derde deel bevat een muscularis externa, bestaande uit dwarsgestreept spierweefsel dat continu is met de spier van de farynx, het middelste derde deel is gemengd met glad spierweefsel, het laatste deel is glad spierweefsel zoals de rest van het maagdarmkanaal. Het dwarsgestreepte spierweefsel wordt geïnnerveerd door de nervus Vagus. De oesophagus bevat twee typen klieren, die beide slijm produceren:

• Echte oesofagiale glandulae. Deze tubuloalveolaire klieren liggen in de submucosa, meer in de eerste helft dan in de tweede. Het slijm is licht zuur en zorgt voor lubricatie.

• Cardiale klieren. Deze lijken op die in de cardia van de maag. Ze liggen in de lamina propria van het einde van de oesophagus en vaak ook in het eerste gedeelte. Dit slijm is neutraal. Het beschermt tegen terugvloeiend maagzuur. Wanneer het niet effectief genoeg is, is er sprake van pyrosis (zuurbranden), dat kan leiden tot Gastro-Oesofageal Reflux Disease (GERD).

De maag ontvangt een voedselbolus van de oesophagus en maakt er een vloeibaardere verteerde mix van, genaamd het chyme, wat naar de dunne darm gaat voor verdere vertering en absorptie.

De maag

Anatomen verdelen de maag in vier delen:

• Cardia, rond de onderste oesofagiale sfincter

• Fundus, het gedeelte dat boven de cardia ligt

• Corpus, onder de cardia

• Pylorusgedeelte, het trechtervormige gedeelte dat naar de pylorus leidt.

De maag wordt histologisch, op basis van het type klieren, verdeeld in drie delen:

• Cardia: Bevat cardiale klieren

• Fundus: Bevat de maagklieren

• Pylorus: Bevat pylorische klieren

Rugae zijn longitudinale vouwen die zorgen dat de maag kan uitzetten. Ze bestaan uit mucosa en submucosa en zijn niet meer aanwezig bij volledige uitrekking. Ook zijn er in sommige gebieden groeven die zorgen voor wat oppervlaktevergroting. Foveolae, of maagkuilen (pits) zijn openingen waar de maagklieren in uitkomen. Het epitheel van het oppervlakte en de pits worden bedekt door cilindrisch epitheel. Elke cel helpt bij de slijmvorming. De cel heeft bovenin mucinogene granulen en daaronder de kern en het Golgiapparaat, waaronder een kleine hoeveelheid ruw ER (endoplasmatisch reticulum). Het gesecreteerde slijm is zichtbaar wolkachtig, dik en gel-achtig. Het heeft een hoog gehalte kalium en bicarbonaat, dat beschermt tegen het zure milieu. Prostaglandinen stimuleren secretie van bicarbonaat en een dikkere slijmlaag. Ze zorgen ook voor vasodilatatie, waardoor voedingsstoffen makkelijker naar een beschadigd gedeelte kunnen bewegen.

Fundusklieren

De fundusklieren produceren het maagsap. Ze worden van de pits afgescheiden door een isthmus. Dit is de locatie waar stamcellen zich bevinden. De stamcellen ontwikkelen zich tot epitheel en migreren naar boven, of anders migreren ze vanaf hier naar beneden. Meerdere klieren komen uit in één pit. De twee liter maagsap die deze klieren per dag produceren bevat:

• HCl (zoutzuur): Geproduceerd door pariëtale cellen. Het zorgt voor de lage pH en zorgt dat eiwitten worden afgebroken. Ook zet het pepsinogeen om naar pepsine. De lage pH doodt de meeste bacteriën, behalve Helicobacter Pylori.

• Intrinsieke factor: Uitgescheiden door pariëtale cellen. Dit glycoproteïne bindt aan Vitamine B12 en is belangrijk voor absorptie in het distale ileum. Pariëtale cellen worden gestimuleerd door gastrine.

• Pepsine: Geproduceerd door hoofdcellen. Het is een proteolytisch enzym. De peptiden die overblijven worden in de dunne darm afgebroken tot aminozuren. De hoofdcellen bevinden zich in het diepe gedeelte van de klier.

• Slijm (mucus): bevatten een neutrale pH en dragen bij aan de fysiologisch maag mucosa barrière.

De fundusklieren bevatten functioneel verschillende celtypen:

• Mucus nekcellen: in de nekregio van de fundusklier en produceren oplosbaar slijm

• Hoofdcellen: in het diepe gedeelte van de fundusklier en secreteren pepsinogeen

• Pariëtale cellen: secretie van HCl en intrinsieke factor

  • Hebben drie receptoren: gastrine-, histamine H₂- en acetylcholine M₃-receptoren.

• Entero-endocriene cellen: secreteren gastrine en hormonen in de lamina propria of onderliggende bloedvaten

• Ongedifferentieerde volwassen stamcellen

Cardiale klieren

De cardiale klieren bestaan uit slijmproducerende cellen. Het secreet maakt onderdeel uit van het maagsap en beschermt het oesofagiale epitheel tegen maagzuur tijdens reflux. De pylorische klieren in het atrum lijken op de oppervlakte-slijmcellen. Ze helpen de pylorische mucosa te beschermen. Ze ledigen in diepe pits en bevatten ook wat entero-endocriene cellen. Elke drie tot vijf dagen wordt het oppervlakte-epitheel vernieuwd. Vanaf de stamcellen in de isthmus van de klier migreren ze naar boven, om uiteindelijk met de maaginhoud te worden meegenomen. De cellen van de isthmus die naar beneden migreren, hebben juist een relatief lange levenstijd; de langste 150-200 dagen.

Lamina propria

De lamina propria van de maag zit voornamelijk rond de pits en klieren. Het bestaat uit met name reticulaire vezels, fibroblasten en gladde spiercellen. Lymfeknopen zijn soms ook aanwezig, deze strekken zich dan uit naar de muscularis mucosae. Het submucosa bestaat uit losmazig bindweefsel en bevat vet, vaten en zenuwen en ganglionen van de plexus van Meissner. De muscularis externa heeft een buitenste longitudinale, middelste circulaire en binnenste schuine laag. Het zijn geen duidelijk afgescheiden lagen. Tussen de lagen bevindt zich de plexus van Auerbach. Gelijk aan de serosa in de rest van het kanaal. Het is continu met het pariëtale peritoneum (via het omentum majus) en met het viscerale peritoneum van de lever (via het omentum minus).

De dunne darm

De dunne darm bestaat uit duodenum (25cm), jejunum (2,5m) en ileum (3,5m). In het duodenum worden sappen van lever en pancreas toegevoegd. Er zijn ook enzymen in de glycocalyx van de microvilli van de enterocyten. De plicae circulares worden hier de plicae van Kerckring genoemd, het zijn permanente plooien met een kern van submucosa. Hiernaast zijn er ook villi en microvilli. Het epitheel bevat:

• Enterocyten voor absorptie

• Goblet cells (slijmbekercellen) voor slijmproductie

• Cellen van Paneth voor afscheiding van antimicrobiotica, onder andere lysozymen die celwanden kunnen afbreken

• Entero-endocriene cellen voor hormoonproductie, waaronder CCK, secretine en motiline. Deze cellen lijken op die van de maag.

• M-cellen (enterocyten die de Peyer’s patches en andere lymfeknopen in de lamina propria bedekken) voor transport van antigenen naar de patches.

Lamina propria

In de lamina propria bevinden zich de klieren in de crypten van Lieberkühn, het GALT en de Peyer’s patches. Het immuunsysteem van de mucosa bevat vooral veel IgA-gemedieerde afweer. IgM gebruikt een soortgelijk pathway door de mucosa. IgE bindt aan mestcellen in de lamina propria. Specifiek voor het duodenum is de aanwezigheid van submucoseale klieren van Brunner. Ze produceren zowel zymogenen als slijm. De secretie is alkalisch (basisch), om het maagzuur te neutraliseren en om het pH naar het optimum te brengen voor de werking van de pancreasenzymen. De stamcellen van de dunne darm bevinden zich onderin de klieren.

De dikke darm

De dikke darm bestaat uit het coecum met de appendix, het colon, het rectum en het anale kanaal. Het colon wordt verdeeld in colon ascendens, transversum, descendens en sigmoïdeum. Specifiek voor de dikke darm zijn:

• Teniae coli: Drie smalle verdikte banden van de longitudinale laag van de muscularis externa. Deze zijn er niet in rectum, anale kanaal en appendix.

• Haustrae coli: Het gebied tussen de teniae coli, zoals te zien aan de buitenkant van coecum en colon

• Appendices omentale: Vettige uitstulpingen van de serosa aan de buitenkant van de darm

De mucosa is glad en heeft geen plicae circulares of villi. Cilindrische epitheelcellen zorgen voor absorptie van water en elektrolyten. Ze lijken op de enterocyten van de dunne darm. Er zijn meer slijmbekercellen om slijm te produceren, om zo uitscheiding van de dikker wordende feces te faciliteren. Het epitheel bevat dezelfde typen cellen als die van de dunne darm, behalve de cellen van Paneth. Stamcellen bevinden zich, ook hier, onderin de klieren.

De lamina propria bestaat onder andere uit een dikke laag collageen tussen epitheel en veneuze capillairen. Tevens heeft de lamina propria een laag fibroblasten rond de crypten, een uitgebreidere GALT en een ander lymfepatroon; er zijn namelijk lymfevaten in de lamina propria tussen de klieren, die ook het lumen bereiken.

Coecum

Het coecum is een blind stuk darm, net na de ileocoecale klep. De appendix is een vingerachtige uitstulping hiervan. De appendix heeft slechts een laag longitudinaal spierweefsel in de muscularis externa. Bovendien heeft de appendix erg veel lymfevaten die tot in de submucosa reiken en is bij veel volwassenen de normale structuur van de appendix verloren gegaan. Deze is dan gevuld met littekenweefsel. Een blokkade kan zorgen voor een appendicitis. Ook is het een veelvoorkomende lokalisatie voor een carcinoïd (een entero-endocriene tumor). Het bovenste deel van het anale kanaal bevat longitudinale vouwen genaamd anale columns. De depressies ertussen zijn anale sinussen. Het anale kanaal bestaat uit drie delen:

• De colorectale zone met cilindrisch epitheel, lijkend op dat van het rectum

• De anale transitionele zone, waar transitie naar meerlagig plaveiselepitheel plaatsvindt, zoals dat ook op de perianale huid voorkomt.

• De meerlagige zone van plaveiselepitheel, die continu met de huid is.

Wanneer lymfatisch weefsel de anale klieren omvat, kunnen er pathologische fistels ontstaan. Rond de anus bevinden zich circumanale klieren, haarzakjes en vetklieren. De submucosa van de anale columns bevat het einde vande a. rectalis superior en de v. submucosale. Wanneer deze opzwellen, bijvoorbeeld bij portale hypertensie, ontstaan hemorroïden (aambeien).

Achlorhydria

Achlorhydria is een chronische auto-immuunziekte waarbij de maagmucosa wordt afgebroken. Een gebrek aan pariëtale cellen heeft als gevolg dat er geen secretie van intrinsic factor meer is, wat leidt tot pernicieuze anemie en een Vitamine B12-deficiëntie. Ook een teveel aan gramnegatieve bacteriën kan zorgen voor een Vitamine B12-tekort, door absorptie te belemmeren. Doordat er een voorraad Vitamine B12 in de lever en er dus een tijd kan worden gecompenseerd, wordt de ziekte vaak te laat opgemerkt.

Ppeptic ulcer disease

Bij peptic ulcer disease is er ook een verlies aan mucosa, met dezelfde gevolgen. De maagzweren worden vaak behandeld met antagonisten van histamine. Langdurig gebruik kan echter ook zorgen voor Vitamine B12-deficiëntie, doordat het de mucosa onderdrukt. Er wordt tegenwoordig gedacht dat 95% van de maagzweren veroorzaakt wordt door de bacterie Helicobacter Pylori, waardoor behandeling met antibiotica zinvol is.

Zollinger-Ellison syndroom

Het Zollinger-Ellison syndroom is een gastrinoom, een gastrineproducerende tumor in duodenum of pancreas. De pariëtale cellen worden continu gestimuleerd, waardoor veel HCl-secretie plaatsvindt. Het zuur leidt tot maag- en duodenumzweren. De symptomen zijn buikpijn, diarree en steatorrhoe (veel vet in de feces). De behandeling is medicinaal met protonpompremmers en/of operatief.

Wat is de histologie van het verteringssysteem (deel 3/3)? - Chapter 18

De lever

De lever is het grootste inwendige orgaan en weegt ongeveer 1,5 kilogram. Het ligt in het bovenste rechter en linker kwadrant van het lichaam. Om de lever ligt het capsule van Glisson, daaromheen ligt het viscerale peritoneum. De lever is in vier lobben verdeeld: de grote linker- en rechterlob en de kleinere quadrate en caudate lob. De lever ontspringt als een endodermale uitstulping van de voordarm en vormt het hepatisch divertikel. Hieruit ontstaan de hepatocyten. De oorspronkelijke stam van het hepatisch divertikel wordt de ductus choledochus (gemeenschappelijke galafvoer). Hieruit ontstaan de galblaas en ductus cysticus.

De lever produceert en secreteert veel plasma-eiwitten, zoals glycoproteïnes, protrombine en VLDL's (very low density lipoproteins). Ook zorgt het voor de opname, opslag en distributie van voedingsstoffen en vitamines. Vooral voor vitamine A (zichtvermogen), D (belangrijk in het calcium- en fosfaatmetabolisme) en K (belangrijk voor synthese stollingsfactor) is de lever essentieel. Ook voor ijzer is de lever essentieel. Daarnaast regelt de lever de suikerspiegel (zet glucose om in glucose-6-fosfaat en kan het als glycogeen opslaan) en breekt het giffen en drugs af. De stoffen zijn meestal hydrofoob, door oxidatie en conjugatie maakt de lever ze wateroplosbaar, waardoor de stoffen door de nieren uitgescheiden kunnen worden.

De lever is ook betrokken bij de synthese van niet-essentiële aminozuren. De lever heeft exocriene functies (gal) en endocriene functies. Gal bestaat uit afvoerproducten en stoffen die helpen bij de opname van stoffen. Gal gaat via de ductus hepaticus en ductus cycticus naar de galblaas waar het wordt opgeslagen. Via de ductus cysticus en ductus choledochus gaat gal vanuit de galblaas in het duodenum. De lever past de activiteit van hormonen en andere endocriene stoffen aan. Zo verwerkt het vitamine D, thyroxine, groeihormoon, insuline en glucagon.

De lever produceert precursors van lipoproteïnes. Lipoproteïnes zorgen ervoor dat hydrofobe stoffen in het bloed kunnen oplossen. De secretie wordt beïnvloed door hormonen als oestrogeen en thyroïd. Er zijn verschillende soorten lipoproteïnes, ze worden ingedeeld naar chemische compositie. Chylomicrones zorgen voor vettransport, VLDL's voor transport van triglycerides en LDL's/HDL's voor transport van cholesterol.

De lever wordt van bloed voorzien door de v. portae en de a. hepatica. Beide komen de lever binnen in de hilus (porta hepatis). Hier verlaten de ductus choledochus en de lymfevaten de lever. Gal stroomt dus in de tegengestelde richting van bloed. Het meeste bloed krijgt de lever van de v. porta. Dit bloed heeft al veel zuurstof afgestaan in de darmen, pancreas en milt. Daarnaast bevat het voedings- en giftige stoffen van de darmen, afbraakproducten van de milt en endocriene secreties van de pancreas en entero-endocriene cellen van het verteringsstelsel. De lever is dus het eerste orgaan dat met voedingsstoffen, maar ook met giftige stoffen, in aanraking komt. 25% van de bloedtoevoer van de lever gaat via de a. hepatica, een tak van de truncus coeliacus. De bloedstromen mengen voordat ze de hepatocyten perfuseren, de hepatocyten krijgen dus nooit volledig geoxygeneerd bloed. In de lever liggen takken van de v. porta, a. hepatica en de galgangen bij elkaar in portale triades. De sinusen tussen de hepatocyten maken uitwisseling mogelijk, ze eindigen in een terminale hepatische venule. Deze wordt ook wel de centrale vene genoemd en komt uit in de sublobulaire venen. Deze komen uit op de v. hepatica, die in de v. cava inferior uitkomt.

Zowel sympathische als parasympatische zenuwen komen in de lever via de porta hepatis. De sympathische vezels innerveren de bloedvaten, de parasympatische vooral de grotere galgangen.

De lever bestaat uit parenchym, bindweefsel, sinussen en perisinusoïdale ruimtes. Er zijn meerdere manieren om een leverlobje te beschrijven: klassiek, portaal en als lever acini.

• De klassieke methode is gebaseerd op de distributie van de v. porta en a. hepatica. De lobjes zijn dan hexagonaal en hebben een centrale vene in het midden. Op de hoeken zitten portale triades. Aan de randen van het portale kanaal zit de periportale ruimte waar de lymfe door heen stroomt.

• Bij de portale lobulus staat de gal centraal, de portale triade staat dus in het midden. Het lobje bestaat uit de driehoek die de dichtstbijzijnde centrale venen vormen. Deze indeling is vergelijkbaar met die van exocriene klieren.

• De lever acinus vormt een ovaal met twee portale triades en twee centrale venen. De acini worden in drie zones verdeeld. Zone 1 ligt dicht bij de portale triades en krijgt het meeste zuurstof. Zone 3 ligt het verste weg van de portale triades en dicht bij een centrale vene en krijgt het minste zuurstof. Zone 2 ligt tussen zone 1 en 3 en is niet duidelijk begrensd. Deze indeling is belangrijk als men de degeneratie, regeneratie en toxiciteit wil meten. De cellen in zone 1 tonen als eerste veranderingen bij obstructie van de galgangen en regenereren het eerst, de cellen in zone 3 tonen het eerst necrose bij ischemie maar tonen later pas gevolgen van vergiftiging.

Interlobulaire bloedvaten

De bloedvaten in de portale kanalen heten interlobulaire bloedvaten. De v. porta en a. hepatica zijn te vergelijken met normale venen en arteriën. De v. hepatica geeft ook bloed aan het bindweefsel en andere structuren in de portale kanalen. De v. hepatica geeft geen begeleidende arterie en heeft geen kleppen. De sinussen zijn bloedvaten tussen de hepatocyten en lopen door een dun, discontinu endotheel. In de vaatwand van de sinussen bevinden zich Kupffercellen. Kupffercellen zijn fagocytotisch. Waarschijnlijk zijn ze betrokken in de terminale afbraak van erythrocyten (rode bloedcellen). In de perisinusoïdale ruimtes vindt uitwisseling tussen hepatocyten en bloed plaats. Microvilli helpen bij deze uitwisseling. Alle secreties behalve gal gaan op deze manier het bloed in. In de perisinusoïdale ruimte bevinden zich ook hepatische stercellen, hier wordt vitamine A opgeslagen. Vanuit de perisinusoïdale ruimtes stroomt vocht in de periportale ruimtes. Hieruit stroomt het in lymfatische capillairen die parallel met de andere componenten van de portale triade lopen.

Ongeveer 80% van de lever bestaat uit hepatocyten. De meeste cellen van de lever zijn tetraploïd en bevatten dus vier sets DNA. Hepatocyten hebben een lange levensduur (5 maanden) en kunnen erg goed regenereren na vergiftiging, ziekte of een operatie. Een hepatocyt bevat erg veel mitochondria. Hepatocyten hebben zes zijden waardoor ze een groot uitwisselingsoppervlak hebben. Twee van deze zijden grenzen aan de perisinussoidale ruimte.

Hepatocyten

Hepatocyten hebben ook erg veel peroxisomen. Deze produceren oxidase, dat waterstofperoxide maakt. Catalase maakt hier vervolgens water en zuurstof van. Op deze manier worden veel giftige stoffen afgebroken. Ook helpen de peroxisomen in de afbraak van vetzuren, de gluconeogenese en het metabolisme van purines. In het sER (sarcoplasmatisch reticulum) van de hepatocyten zitten de enzymen die van de degradatie en conjugatie van giffen en drugs te maken. Ook zitten hier de enzymen die voor de synthese van cholesterol en vetten zorgen. Door alcohol en drugs kan het sER hypertrofisch worden, daardoor is de lever dan vaak vergroot.

Golgiapparaat

Het Golgiapparaat van een hepatocyt is erg groot, het bestaat uit wel 50 units. Sommige delen zijn betrokken bij de productie van gal, maar het Golgiapparaat bevat ook precursors voor lipoproteïnes. Lysosomen van de hepatocyt bevatten pigment granulen, gedeeltelijk verteerde cytoplasmische organellen en myeline.

In totaal is er meer dan twee kilometer aan galwegen in het lichaam. Deze zijn niet alleen voor het transport van gal, maar brengen ook veranderingen aan. Deze veranderingen worden hormonaal en neuronaal geregeld. De epitheelcellen van de galgangen heten cholangiocyten. Ze hebben microvilli die in het lumen projecteren. In de kleine gangen zijn ze kubusvormig, in de grotere gangen cilindervormig. De kleinste gangen zijn de gal canaliculli, hierin secreteren de hepatocyten gal. Deze canaliculli zitten aan vier van de zes kanten van de hepatocyt. Gal stroomt vanuit het midden van de klassieke leverlob naar het portale kanaal, tegen de bloedstroom in dus. Vlakbij het portale kanaal transformeren de canaliculli in de kanalen van Hering. Deze zijn gedeeltelijk omgeven door hepatocyten en gedeeltelijk door kubusvormige cholangiocyten. De hepatocyten hebben net als de cholangiocyten microvilli in de kanalen. Waarschijnlijk bevatten de kanalen van Hering ook de stamcellen van de lever. Deze cellen kunnen migreren en zowel hepatocyten als cellen van het galkanaal worden.

Het kanaal van Hering

Vanuit het kanaal van Hering stroomt de gal in de intrahepatische gal-ductulus, die geheel door cholangiocyten omgeven is. Dit gebeurt in de periportale ruimte. De intrahepatische ductules vervoeren de gal naar de interlobulaire galkanalen. Deze vormen een onderdeel van de portale triade. Zowel de interlobulaire galkanen als de extrahepatische galkanalen en galblaas hebben erg veel microvilli. Als de kanalen richting de hilus gaan, komt er glad spierweefsel omheen. De interlobulaire galkanalen vormen de rechter en linker hepatische kanalen die samen de ductus hepaticus vormen. Sommige mensen hebben tussen de lever en de ductus cysticus een extra galgang, de kanalen van Luschka. Hierdoor gaat de gal niet eerst naar de galblaas maar gelijk naar de ductus cysticus.

Ductus hepaticus

De ductus hepaticus is drie centimeter lang en heeft lang, cilindrisch epitheel. De ductus cysticus verbindt de ductus hepaticus met de galblaas en brengt de gal naar de galblaas. Ook zorgt de ductus cysticus voor de afvoer van de galblaas. Distaal van de verbinding tussen de ductus hepaticus en cysticus bevindt zich de ductus choledochus. Deze komt in het duodenum uit in de papilla van Vater. De sfincter van Oddi zorgt voor de afsluiting van de ductus choledochus en de ductus pancreaticus. Op deze manier wordt de flow van gal en pancreassap in het duodenum geregeld.

Per dag wordt ongeveer één liter gal door de lever gesecreteerd. Gal is belangrijk bij de absorptie van vet en is een middel van excretie voor cholesterol, bilirubine, ijzer en koper. Veel van de componenten van gal komen via de portale circulatie in de lever terug. Zo wordt 90% van de galzouten teruggebracht en opnieuw gebruikt voor de vorming van gal. Ook cholesterol wordt gereabsorbeerd, al wordt dit bij een overmaat ook gesecreteerd. Bilirubine, het afbraakproduct van hemoglobine, wordt niet gerecycled. Dit zorgt voor de bruine kleur van feces. Als bilirubine niet goed wordt uitgescheiden krijgt de persoon geelzucht. Steroïdhormonen remmen de galflow, parasympathische innervatie stimuleert deze juist.

De galblaas

De galblaas is een peervormige, blinde zak met een volume van ongeveer 50 ml. Het zit vast aan het viscerale oppervlak van de lever. De galblaas ontstaat uit de voordarm als een uitstulping van de primitieve galgang. In de galblaas wordt gal opgeslagen en geconcentreerd. De nek van de galblaas komt uit op de ductus cysticus. De galblaas absorbeert ongeveer 90% van het water uit de gal, waardoor de concentratie van de stoffen in de gal vertienvoudigd. Hormonen stimuleren het samentrekken van de galblaas, waardoor de gal via de ductus cysticus en ductus choledochus in het duodenum komt.

De mucosa van de galblaas heeft vele diepe vouwen. Het bestaat uit eenlagig cilindrisch epitheel, wat veel korte microvilli bevat. Apicaal zijn de cellen via junctionele complexen verbonden, dit vormt een scheiding tussen het lumen en de intercellulaire componenten. De cellen bevatten veel mitochondria en hebben laterale plicaties. De cellen lijken erg op de absorptie cellen van darm. In de lamina propria zitten veel capillairen en venules, maar geen lymfevaten. Vooral rond de nek van de galblaas zitten de mucinesecreterende klieren in de lamina propria, in geïnfecteerde galblazen zijn er daar meer van.

Buiten de lamina propria zit de muscularis externa. Hier zit veel collageen, elastine en glad spierweefsel. De galblaas heeft geen muscularis mucosa en geen submucosa. Buiten de muscularis zit een dikke laag bindweefsel. Dit bevat de grote vaten, een lymfatisch netwerk en autonome zenuwen. Hier zitten ook veel elastinevezels en vetcellen. Het deel hiervan waar de galblaas de lever raakt noemen we de adventitia. Het oppervlak dat niet aan de lever vastzit heet de serosa. Rokitansky-Aschoff sinussen zijn divertikels van de mucosa die soms tot in de muscularis externa zijn gezakt. Dit is geen pathologie maar wel een zwakke plek, waardoor het extra vatbaar is voor infecties en galsteen-vorming.

De epitheelcellen van de galblaas absorberen het water samen met zouten: Na⁺, Cl^- en HCO₃^-. Door de absorptie van zouten neemt de concentratie elektrolyten in de intercellulaire ruimte toe. Hierdoor gaat water van het cytoplasma en het lumen naar de intercellulaire ruimte. Ook heeft het epitheel aquaporines om het water mee te absorberen.

De pancreas

De pancreas is een grote klier met een kop, corpus en staart. De kop ligt als een C om het duodenum heen, het corpus ligt in het midden van het menselijk lichaam en de staart wijst richting de hilus van de milt. De ductus pancreaticus (kanaal van Wirsung) gaat over de lengte van de gehele pancreas en komt in het duodenum uit in de hepatopancreatische ampulla (ampulla van Vater). De hepatopancreatische sfincter (van Oddi) sluit deze ampulla af. Hiermee wordt de flow van pancreassap geregeld, maar wordt ook reflux voorkomen. Sommige mensen hebben een extra afvoer van de pancreas, dit heet de ductus pancreaticus accessorius (van Santorini). Om de pancreas ligt een dunne laag losmazig bindweefsel. Hieruit ontspringen septa die de pancreas in lobben verdelen. In de septa bevinden zich de grote bloed- en afvoervaten en de zenuwen. Ook zijn er kleine slijmklieren te vinden. De pancreas heeft zowel een exocriene als een endocriene functie. De exocriene secretie is essentieel voor de vertering en komt in het duodenum terecht. De endocriene functie is de secretie van insuline en glucagon en is benodigd voor het regelen van de suiker-, vet en eiwitmetabolisme. Deze functies vinden niet zoals in de lever in dezelfde cellen plaats, maar in twee gescheiden componenten. De exocriene cellen bevinden zich overal in de pancreas, de endocriene alleen in de eilandjes van Langerhans.

De exocriene pancreas is sereus en lijkt erg op de parotisklier. De secretoire units zijn acinair of tubuloacinair. De pancreas is uniek omdat de geïntercaleerde ducts al in de acini zelf beginnen. De cellen van deze duct die in de acini zitten, noemen ze de centroacinaire cellen. De acinaire cellen zijn te herkennen aan de zymogene granulen in het apicale cytoplasma. De centroacinaire cellen kleuren veel lichter aan dan de acinaire cellen en zijn daardoor te herkennen. De zymogene granulen bevatten allerlei inactieve enzymen. Hierdoor is pancreassap in staat de meeste voedingsstoffen te verteren. Endo- en exopeptidases helpen bij de vertering van eiwitten, amylotische enzymen (amylase) helpen bij de vertering van suikers, lipases bij de vertering van vetten en nucleolytische enzymen bij de vertering van nucleische zuren. De enzymen van de pancreas worden pas actief als ze in de dunne darm zijn, hier worden ze door trypsine geactiveerd. De secretoire cellen bevatten een uitgebreid Golgi-apparaat en rond de rER veel kleine mitochondria. Apicaal zijn de cellen verbonden via junctionale complexen, zo vormen zij een afgesloten lumen waar kleine microvilli in uitsteken. Via exocytose worden de zymogene granules losgelaten.

De centroacinaire cellen zijn het begin van de geïntercaleerde ducts. De acinus lijkt het meest op een ballon waar je met een rietje in duwt. De centroacinaire cellen verbinden de secretoire cellen (de ballon) met de geïntercaleerde ducts (het rietje). De geïntercaleerde ducts verbinden met de intralobulaire ducts, er zijn dus geen exocriene striated ducts in de pancreas. Het netwerk van intralobulaire ducts komt uit op de grotere interlobulaire ducts. Deze hebben kort, cilindervormig epitheel met enteroendocriene cellen en een aantal slijmbekercellen. Ze draineren direct op de ductus pancreaticus.

In de kop van de pancreas ontspringt een tweede afvoerkanaal. Deze heet de ductus pancreaticus accessorius en is bij de meeste mensen met de ductus pancreaticus gefuseerd.

Per dag secreteert de pancreas ongeveer één liter vloeistof. Dit wordt niet geconcentreerd en komt in zijn geheel in het duodenum terecht. Door secretie van de cellen in de geïntercaleerde ducts wordt de vloeistof rijk aan natrium en bicarbonaat. De hormonen secretine en cholecystokinine worden door het duodenum geproduceerd en reguleren de exocriene functie van de pancreas. Ook wordt de pancreas door autonome vezels geïnnerveerd. Sympathische vezels regelen de bloedstroom, parasympatische de activiteit van acinaire en centroacinaire cellen.

De endocriene componenten van de pancreas liggen in de eilandjes van Langerhans. Dit zijn groepjes verspreid over de gehele pancreas, de meeste liggen in de staart. De eilandjes variëren van enkele tot vele honderden cellen. De cellen liggen in korte draden met daaromheen vele kleine capillairen. In H&E-secties zijn de eilandjes te zien als lichter gekleurde vlekjes tussen de donkere massa (dat zijn de exocriene cellen). Er zijn drie hoofdcellen in de eilandjes: alfa- (α), bèta- (β) en delta- (δ) cellen. Met speciale kleuring worden de α-cellen rood, de β-cellen bruin/oranje en de δ-cellen blauw. 70% van de cellen is β en secreteert insuline. 15-20% van de cellen is α en secreteert glucagon. 5-10% van de cellen is δ en secreteert somatostatine. Er zijn ook nog andere cellen, waarvan sommige meerdere hormonen produceren. Zo wordt onder andere gastrine geproduceerd.

Suikerspiegel en insuline

Insuline heeft effect op de lever, skeletspieren en vetcellen. Het stimuleert de opname van glucose uit het bloed, de opslag van glucose als glycogeen en de fosforilatie en gebruik van glucose door cellen. Bij afwezigheid van insuline ontstaat diabetes mellitus. Glucagon heeft een tegengestelde werking van insuline: het stimuleert de afgifte van glucose aan het bloed en de gluconeogenese (synthese van glucose) in de lever. Ook stimuleert het de proteolyse en de migratie van vetten uit de vetcellen. Somatostatine remt zowel de insuline als de glucagon productie.

Een suikerspiegel boven de 70 mg/100 mL stimuleert de secretie van insuline. Daling van de bloedsuiker remt de secretie van insuline. Een suikerspiegel van onder de 70 mg/100 mL stimuleert de secretie van glucagon. De eilandjes worden zowel sympathisch als parasympatisch geïnnerveerd. Parasympatische activiteit stimuleert secretie van zowel insuline als glucagon, sympathische activiteit stimuleert glucagon maar remt insuline. Zo kan er namelijk in stress situaties veel glucose vrij worden gemaakt. Tussen de cellen zitten goed ontwikkelde gap junctions.

De perifeer gelegen α- en δ-cellen worden eerst geperfuseerd en daarna de centraal gelegen β-cellen. Grote efferente capillairen verlaten de eilandjes en vormen een netwerk om de exocriene pancreas. Insuline, VIP en CCK van de eilandjes stimuleren de exocriene klieren. Glucagon, pancreaspolypeptide en somatostatine remmen deze juist.

Insuline en groeifactoren van insuline worden ook in zenuwen en hersenen aangetroffen. Daardoor hebben mensen met insulineresistentie vaker last van cognitieve disfuncties. Ook is er meer kans op Alzheimer doordat meer hersencellen afsterven. Insuline begint als preproinsuline. In het rER wordt hier proinsuline van gemaakt. Hier wordt de C-keten tussenuit gehaald, waarmee insuline ontstaat. Deze C-keten heeft een langere halfwaardetijd dan insuline en is een belangrijke maatstaaf om de activiteit van β-cellen in de pancreas te meten.

Hepatocyten

Hepatocyten liggen in platen die één cellaag dik zijn. Op een H&E-kleuring zijn ze als een draad te zien. De lichte stukken tussen deze draden zijn de sinussen. De draden en sinussen lopen naar de centrale vene, die als een witte cirkel te zien is. Het portale kanaal, het bindweefsel van de portale triade, is ook goed te zien. De v. porta, a. hepatica en galkanalen zijn hier te onderscheiden. De arterie heeft een kleinere diameter dan de vena en heeft een dikkere wand. De galkanalen hebben kubus- of cilinderepitheel. Omdat de kanalen vertakken, kunnen binnen één triade meerdere bloedvaten en kanalen worden gezien. Bij een kleine vergroting zijn de klassieke leverlobules te zien. De grenzen hiervan worden gedeeltelijk door de portale venen bepaald. Deze grens lijkt op een cirkel met de centrale vene als middelpunt. In een sterkere vergroting zijn de hepatocyten en hun cytoplasma te zien. De grenzen tussen de hepatocyten zijn niet altijd duidelijk te zijn doordat sommige cellen bij het maken van de coupe zijn doorgesneden. De Kupffercellen, de macrofagen van de perisinusoïdale ruimtes, zijn ovaal van vorm. Het kan lijken alsof ze de gang afsluiten maar dit is niet het geval. De endotheelcellen zijn plaveiselepitheel en hebben een kleinere nucleus dan de Kupffercellen.

In de galblaas zijn de mucosa, muscularis externa en de adventitia te onderscheiden. In de mucosa zijn veel vouwen te zien in het epitheel, zeker als de muscularis samengetrokken is. Het epitheel is enkellagig cilindrisch. De lamina propria, een onderdeel van de mucosa, kent vele zakjes. Dit zijn de Rokitansky-Aschoff sinussen. De adventitia kent de grote bloedvaten en veel vetcellen. In de nek van de galblaas bevinden zich veel slijmklieren.

Om de pancreas ligt een capsule van straf bindweefsel. Deze verdeelt de pancreas in lobben, door de gevormde septa lopen de grotere bloedvaten. De donkere cellen zijn de exocriene klieren. De lichte cellen liggen in geïsoleerde eilandjes: de eilandjes van Langerhans. Hierin zitten voornamelijk β-cellen. De exocriene cellen zijn acineus en sereus. De lumens zijn erg smal. In sommige acini is de centroacinaire cel te zien.

Wat is de histologie van de luchtwegen? - Chapter 19

Keelholte (pharynx)

De pharynx verbindt de neus- en de keelholtes met elkaar en ligt posterior van de neus- en keelholtes. Het is onderverdeeld in een nasopharynx en oropharynx. De buis van Eustachius verbindt het nasopharynx met elk middenoor. De concentratie van lymfatische knopen op de verbinding tussen de superiore en posteriore wand van het pharynx wordt het pharyngeale tonsil. De larynx is de luchtweg tussen het oropharynx en de trachea en produceert geluid. Het is gevormd door hyaline en elastische kraakbeen.

De farynx verbindt de neus- en mondholtes met de larynx en oesophagus. Het is verdeeld in de naso- en oropharynx. De nasopharynx staat via de buizen van Eustachius in verbinding met de oren. Er komt lucht en voedsel doorheen. De wanden van de pharynx bevatten veel lymfeknopen, de grootste concentratie bevindt zich in de pharyngeale amandel. Tussen de oropharynx en de trachea zit de larynx. Deze bestaat uit hyaliene- en elastische kraakbeenplaten. De larynx laat lucht door en zorgt voor de productie van geluid.

De stembanden zijn twee vouwen van mucosa (slijmvlies). Ze geven de opening van de larynx aan, de rima glottidis, en worden door ligament en spier, de musculus vocalis, versterkt. Wanneer er lucht langs de rima glottidis stroomt, vibreren de ware stembanden en ontstaat er geluid. De mate waarin deze vouwen geopend worden heeft invloed op het geluid dat geproduceerd wordt en zo wordt de fonatie geregeld. Intrinsieke larynxspieren zorgen voor spanning en het openen en sluiten van de glottidis. De extrinsieke spieren zorgen voor de bewegingen in de larynx bij het slikken. Boven de stembanden ligt een ventrikel, hierin liggen de ventrikelvouwen of valse stembanden. Zij zijn niet belangrijk voor het creëren van geluid, maar wel voor de resonantie. De stembanden zijn bedekt met meerlagig plaveiselepitheel, net als het grootste gedeelte van de epiglottis. Dit beschermt het slijmvlies tegen de luchtstroom. Het grootste deel van het ademhalingsstelsel, waaronder de rest van de larynx, is bedekt met pseudomeerlagig cilinderepitheel.

De trachea heeft een diameter van 2,5 cm en een lengte van 10 cm. Het geleidt de lucht van de larynx naar de twee hoofdbronchi. De trachea wordt door kraakbeenringen opengehouden. De wand van de trachea bestaat uit mucosa (pseudomeerlagig cilinderepitheel en een elastische, vezelrijke lamina propria), submucosa (bindweefsel), kraakbeen en adventitia (bindweefsel). De C-vormige kraakbeenringen zijn kenmerkend voor de trachea. In de openingen, die zich aan de kant van de oesophagus bevinden, zit elastisch en glad spierweefsel.

Epitheel van de trachea

Het epitheel van de trachea bestaat vooral uit cilindrisch epitheel, maar er bevinden zich ook goblet-, basaal-, borstelcellen en granulocyten. De cilindercellen hebben cilia, die een zwiepende beweging maken. Gobletcellen maken slijm en hebben geen cilia. Borstelcellen zijn cilindercellen die in verbinding staan met een zenuw en dienen vaak als receptor. De granulocyten bevinden zich in de long omdat de long uit de darm ontstaat. Ze zijn moeilijk te herkennen, soms zijn de granules zichtbaar. Sommige granulocyten maken hormonen. Basaalcellen zorgen voor de productie van nieuwe cellen en liggen in een rij op de lamina propria.

Het epitheel van de trachea wordt gekenmerkt door een dik (25 tot 40 micrometer) basaalmembraan. Deze laag, bestaande uit collageenvezels, ligt direct onder de basale lamina. Bij chronische beschadiging, zoals bij chronische bronchitis en roken, is dit vaak dikker. Ook vindt er dan metaplasie plaats: het cilinderepitheel verandert in plaveiselepitheel. Hierdoor maken de cilia geen synchrone beweging meer. Om dit te compenseren gaat de patiënt hoesten, waardoor er nog meer cilindercellen kapot gaan. Veel soorten kanker worden door metaplasie veroorzaakt.

De lamina propria bestaat uit losmazig bindweefsel en bevat veel lymfocyten. Het lymfeweefsel in het ademhalingsstelsel heet BALT (bronchus-associated lymphatic tissue). Tussen de collageenvezels liggen veel elastische vezels. Een elastisch membraan vormt de grens tussen de lamina propria (van de mucosa) en de submucosa. De submucosa bestaat uit losmazig bindweefsel, het lijkt hierin op de lamina propria. Het bevat veel lymfecellen en de bloed- en lymfevaten van de trachea. Ook bevinden zich slijmklieren in de submucosa, deze hebben enkellagig kubusepitheel. In de opening van de kraakbeenring bevinden zich de meeste slijmklieren, deze liggen daar ook in de adventitia.

De kraakbeenringen scheiden de submucosa van de adventitia. Ze zorgen voor flexibiliteit en zorgen dat de trachea niet inklapt. Het hyaliene kraakbeen wordt op den duur vervangen door bot, waardoor de trachea minder flexibel wordt. De adventitia ligt perifeer van de spieren en kraakbeenringen. Het verbindt de trachea met de omliggende structuren in de nek en het mediastinum. De grootste zenuwen en bloed- en lymfevaten van de trachea liggen in de adventitia.

De trachea splitst in de twee hoofdbronchi. De rechter is korter en breder dan de linker. De hoofdbronchi splitsen beide in lobaire bronchi. De linkerlong heeft twee lobaire bronchi en de rechterlong heeft er drie. Er ontspringen acht of negen segmentale bronchi uit de linker lobaire bronchi, en tien segmentale bronchi uit de rechter lobaire bronchi. De segmenten zijn gescheiden door bindweefsel septa en hebben ieder een eigen bloedvoorzieining. De bronchi hebben dezelfde histologische opbouw als de trachea, alleen zijn de kraakbeenringen intrapulmonair minder regelmatig. Intrapulmonair is er ook meer glad spierweefsel, dit vormt nu een complete ring.

Bronchus

De wand van een bronchus bestaat dus uit mucosa (vergelijkbaar met dat van de trachea), muscularis (een laag glad spierweefsel), submucosa (losmazig bindweefsel met klieren en vetcellen), kraakbeen en adventitia (straf bindweefsel met onder andere bloedvaten en parenchym van de long). Door de splitsingen worden de bronchi steeds kleiner. De kraakbeenplaten verdwijnen wanneer er een diameter van 1 mm wordt bereikt, een bronchiole.

De segmenten zijn verdeeld in lobules, elke lobule heeft zijn eigen bronchiolus. Deze hebben pseudomeerlaging cilinder epitheel dat bij de dunnere bronchioli enkellagig kubisch wordt. In de grote bronchioli bevinden zich gobletcellen, in de terminale niet meer. De terminale brionchioli zijn de kleinste geleidende eenheden. Ze bevatten claracellen, borstelcellen en granulocyten.

Om het epitheel bevindt zich een laagje bindweefsel met daaromheen een dunne laag glad spierweesel. Claracellen zijn ronde cellen die eiwitten secreteren. Deze eiwitten voorkomen dat het lumen dichtklapt en dichtblijft. Bij COPD zijn onder andere de claracellen aangetast. De respiratoire bronchioli zijn de eerste onderdelen van het ademhalingsstelsel waar gaswisseling plaatsvindt. Het epitheel bestaat uit kubische cellen en claracellen. De gaswisseling vindt plaats in uitstulpingen van het lumen: de alveoli.

Alveoli

Alveoli zijn de kleinste eenheden van de long. Ze zijn omgeven door een netwerk van capillairen. Elke long bevat 150-250 miljoen alveoli, de totale oppervlakte is ongeveer 75 m². De diameter is ongeveer 0,2 millimeter. Alveolaire kanalen hebben alveoli als wanden, met glad spierweefsel tussen de alveoli in. Alveolaire zakjes zijn ruimtes met alveoli eromheen, de alveoli monden in de ruimte uit. Het plaveisel epitheel van de alveoli met het dunne, tussenliggende laagje bindweefsel heet het alveolaire septum. Het epitheel bestaat uit type I en II alveolaire cellen en borstelcellen. Type I cellen (type I pneumocyten) beslaan 95% van de oppervlakte van de alveolus, en 40% van de gehele alveolus. Ze staan via junctions in verbinding en dragen daarmee bij aan de lucht-bloedbarrière. Type I cellen kunnen niet delen. Type II cellen zijn secretoir. Ze beslaan 60% van de alveoli, maar door hun vorm slechts 5% van het oppervlak. Ze bevatten lamelaire lichaampjes. Type II cellen produceren surfactant en vormen nieuwe type I cellen. Bij longaandoeningen zorgen type II cellen voor het herstel. De alveolaire wand bevat ook nog een klein aantal borstelcellen, die als receptor dienen voor de luchtkwaliteit in de long.

Surfactant vormt een laag om de alveoli die de oppervlaktespanning vermindert. Hierbij is de phospholipide DPPC betrokken. Pas vanaf de 35e week van de zwangerschap wordt surfactant in grote hoeveelheden aangemaakt. Zonder surfactant klappen de alveoli dicht, dit is het geval bij RDS (Respiratory Distress Syndrome). Surfactant zorgt voor de aanleg van de surfactantlaag en zorgt voor de immuunreacties van de alveoli. Voor de werking van surfactans zijn naast phospholipiden ook hydrofobische eiwitten nodig. Dit zijn surfactant A, B, C en D. Surfactant-A zorgt voor homeostase en de immuunreacties. Surfactant-B zorgt voor de organisatie van de lamellaire lichaampjes en de surfactantlaag. Hierdoor is adsorptie en spreiding op het oppervlak mogelijk. Surfactant-C komt weinig voor en helpt bij de organisatie van de laag. Surfactant-D helpt bij het afweersysteem d.m.v. ontstekingsreacties.

Het alveolaire septum vormt de lucht-bloedbarrière. Dit is de laag waar de gassen doorheen diffusseren. Bindweefsel en vezels zorgen dat er dikke en dunne gedeeltes van de barrière zijn. Het dunste deel van de barrière bestaat uit een type I epitheelcel, gefuseerde lamina van een alveolus en een capillair en een endotheelcel. In het dikke deel bevindt zich soms weefselvloeistof, daar is diffussie moeilijker dan in het dunne deel. Alveolaire macrofagen zitten zowel in het bindweefsel als in het gedeelte van de alveolus waar lucht zit. Ze verwijderen stof en verkeerde rode bloedcellen. Zij verlaten het lichaam via de farynx of blijven in het bindweefsel zitten. In de interalveolaire septa zitten gaten, de alveolaire poriën, die luchtstroom tussen de alveoli mogelijk maken. Deze zorgen voor een goede ventilatie bij obstructies.

Cystic fibrosis (CF) is een autosomale recessieve ziekte door een mutatie op het CFTR gen. Hierbij wordt een Cl^--kanaal aangetast waardoor Cl^- de cel niet uitkan en de viscositeit van de producten van de exocriene cellen hoger wordt. Er worden namelijk meer watermoleculen en Na⁺-ionen geresorbeerd, vanwege een verandering in osmolariteit. Door de verhoogde viscositeit werkt de zwiepende beweging naar boven minder goed en komen er obstructies in de bronchioli. Daarbij zorgt het vocht in de longen voor vele infecties.

Bij longemfyseem zijn de wanden van de alveoli aangetast door chronische obstructies. Hierdoor zijn de alveoli met elkaar verbonden en is er een vergroting van de luchtgevulde ruimtes, gepaard met een verminderd diffusieoppervlak. Hierdoor is het moeilijker om uit te ademen. De meest voorkomende oorzaak is roken. Door α1-antitrypsine deficiëntie worden de wanden van alveoli ook aangetast, wat tot longemfyseem en/of COPD lijdt.

Bloedvoorziening van de longen

In de longen bevindt zich de pulmonaire en de bronchiale circulatie. De pulmonaire circulatie komt van het rechterventrikel en voorziet de capillairen van het alveolaire septum van zuurstof. Het komt terug in het linkeratrium via de vier pulmonaire venen. De bronchiale circulatie komt van bronchiale arteriën die aftakken van de aorta en voorziet al het longweefsel behalve de alveoli van zuurstof. Het grootste gedeelte van de bronchiale arteriën mondt uit in de pulmonaire capillairen en draineren via de pulmonaal venen. Alleen de hylus wordt gedraineerd door de bronchiale venen. Naast de bloedvaten lopen de lymfevaten. Het parenchym en de luchtwegen tot de hylus hebben een eigen lymfevatensysteem. Een ander systeem zorgt voor de drainage van de viscerale pleura. Sympatische en parasympatische zenuwen in de longen zorgen voor de vernauwing/verwijding door gladde spiercellen in de luchtwegen en bloedvaten.

In de longen bevindt zich de pulmonaire en de bronchiale circulatie. De pulmonaire circulatie komt van het rechterventrikel en voorziet de capillairen van het alveolaire septum van zuurstof. Het komt terug in het linkeratrium via de vier pulmonaire venen. De bronchiale circulatie komt van bronchiale arteriën die aftakken van de aorta en voorziet al het longweefsel behalve de alveoli van zuurstof. Het grootste gedeelte van de bronchiale arteriën mondt uit in de pulmonaire capillairen en draineren via de pulmonaal venen. Alleen de hylus wordt gedraineerd door de bronchiale venen. Naast de bloedvaten lopen de lymfevaten. Het parenchym en de luchtwegen tot de hylus hebben een eigen lymfevatensysteem. Een ander systeem zorgt voor de drainage van de viscerale pleura. Sympatische en parasympatische zenuwen in de longen zorgen voor de vernauwing/verwijding door gladde spiercellen in de luchtwegen en bloedvaten.

Gasuitwisseling in de longen

De longen hebben twee hoofddoelen: de diffusie van O2 van de alveoli in de pulmonale capillairen en de diffusie van CO2 in omgekeerde richting. Bij diffusie verplaatst een gas van een hogere concentratie en druk naar een lagere concentratie en druk. De grootte van deze stroom is afhankelijk van de diffusiecapaciteit (DL) en de concentratiegradiënt. Voor de diffusie zelf is geen energie nodig, voor de ventilatie en circulatie wel. De grootte van diffusie is de partiële druk in het ene compartiment min de partiële druk in het andere compartiment, dus P1-P2. Voor de flow geldt de versimpelde wet van Fick, Vnetto = DL * (P1-P2). De flow geeft de netto gasstroom weer in mol/seconde. De flux betrekt hier ook de oppervlakte bij: mol/(cm2*s). De DL is afhankelijk van twee eigenschappen van het gas: het moleculaire gewicht en de oplosbaarheid in water. Als het gewicht toeneemt, neemt de beweeglijkheid af.

Volgens de wet van Graham is de diffusie omgekeerd evenredig met de wortel van het moleculaire gewicht (MW). Volgens de wet van Henry is de concentratiegradiënt voor oplosbaarheid in water (s) evenredig met de diffusie. DL is evenredig met het oppervlak (A) en omgekeerd evenredig met de dikte van de barrière (a). Bij de dikte wordt de waterlaag meegerekend. Een constante, k, geeft de interactie tussen de barrière en het gas weer. Er zijn verschillende oorzaken waardoor de diffusie niet overal en altijd hetzelfde is. In de longen neemt het oppervlak bij inspiratie toe, dit heet een temporeel verschil. De dikte verschilt in verschillende delen van de long, dit heet een ruimtelijk verschil. Aan het eind van de inspiratie is bij een alveoli de PO2 en het diffusieoppervlak voor O2 maximaal, en de PCO2 en de dikte van de wand minimaal. Aan het einde van een expiratie zijn deze waarden omgekeerd. Door de zwaartekracht is PaO2 groter in de apex van de long en de diffusie daar dus minder. Dit is een ruimtelijk verschil, net als onderlinge verschillen in vaatvernauwing. In het capillair zelf zitten ook verschillen: aan het begin is er meer diffusie van zowel CO2 als O2 dan aan het eind. De capillaire PO2 bereikt gedurende pulmonaire capillairafstand een equilibrium. Door deze verschillen kunnen we de wet van Fick niet op de gehele longen toepassen, maar op een stukje alveolaire wand op een gegeven tijdstip. Door dit voor alle stukken alveolaire wand en alle tijdstippen uit te rekenen, is de totale flow te berekenen. Wel moet rekening gehouden worden met het feit dat het bloed dat naar de longen gaat nog zuurstof bevat. De flow is dus de hoeveelheid zuurstof die door het bloed wordt opgenomen min de hoeveelheid zuurstof die door het bloed wordt afgestaan. Dus, de totale VO2 = Q. Dit laatste heet het principe van Fick, zowel deze als de wet van Fick zijn geschikt om de flow uit te rekenen. De barrière bestaat echter niet uit 1 laag, maar bestaat uit drie structuren: alveolaire wand, capillaire wand en tussenliggend bindweefsel. Het heeft een groot oppervlak, is erg dun en erg sterk. Dit laatste komt doordat het bindweefsel veel type-IV collageen bevat.

Van alveolaire lucht naar hemoglobine in een erytrocyt worden 12 discrete mini-barrières gepasseerd, elk met een eigen diffusiecapaciteit. Deze dragen bij aan de gezamenlijke diffusiecapaciteit (DM). De weerstand hierbij bereken je als bij een parallelschakeling. De ratio in hoeverre O2 door hemoglobine wordt opgenomen is (ϴ*VC)PO2. ϴ is een constante die zegt hoeveel ml O2 per minuut en per mmHg aan hemoglobine bindt in 1 ml bloed. CO2 bindt beter aan hemoglobine maar langzamer, daarbij speelt ϴ*VC dus een grotere rol. De oplosbaarheid van CO2 in water is veel hoger (23 keer) dan die van O2, maar de diffusie is slechts 3 tot 5 keer zo snel. Dit komt door de hechte binding tussen Hb en CO2. Naast diffusie is de interactie met Hb dus ook belangrijk voor de afgifte van CO2. Wanneer een individu rookt of leeft in een vervuilde omgeving, zal er CO aanwezig zijn in de alveoli en capillairen. Een hoge mate van CO kan fataal zijn, want CO heeft een 200 tot 300 hogere affiniteit voor hemoglobine dan O2 en werkt competitief. Doordat de flow van CO traag is en de affiniteit hoog, wordt bijna alle CO gehecht aan hemoglobine en is er nauwelijks vrije CO. Wanneer het bloed het einde van de capillair bereikt is de capillaire PCCO nog niet gelijk aan de alveolaire PACO, dus bereikt CO geen diffusie equilibrium. De opname van CO is diffusie-gelimiteerd.

• flow

De totale flow bereken je door de cardiac output (Q) te vermenigvuldigen met CO-inhoud van bloed van het begin tot aan het eind van de capillairen, oftewel VCO = Q * (CCCO – CVCO). Ook dit is ook uit te rekenen met de wet van Fick, waarbij we de uitwisseling voor elk stukje alveolaire wand apart bekijken op verschillende tijden in de ademhaling. De diffusiecapaciteit is evenredig met de flow van CO in het bloed. Wordt deze echter te groot, dan wordt uiteindelijk de PCO van het bloed hoger dan die van de alveoli en kan de diffusie de andere kant op gaan. De flow van het bloed loopt omgekeerd evenredig met flow van CO, hoe langzamer het bloed stroomt, hoe meer tijd voor diffusie. Wanneer de perfusie (Q) wordt gehalveerd, wordt de contacttijd van het bloed verdubbeld. Hierbij zal de VCO dus gelijk blijven. De opname van CO is dus onafhankelijk van de bloed flow. Omdat de opname van CO alleen van de DL afhankelijk is, noemen we dit diffusie-gelimiteerd. Deze gassen zijn te herkennen aan een nauwelijks toegenomen partiële druk aan het einde van de pulmonale capillairen. Gassen als N2O, die niet aan hemoglobine binden, hebben al snel na het begin van de pulmonale capillair dezelfde druk in de capillair en in de alveolus. Er wordt dan een diffusie equilibrium bereikt, oftewel een evenwicht in de diffusie die plaats vindt. Als we de diffusiecapaciteit vergroten, zal de diffusiesnelheid toenemen. Omdat het equilibrium al bereikt werd bij een lagere diffusiecapaciteit, zal er niet meer diffusie plaatsvinden. De enige verandering is dat het equilibrium eerder bereikt wordt. Als de flow afneemt, zal het equilibrium ook eerder bereikt worden. Maar omdat het volume ook van de flow afhankelijk is, zal dit afnemen. Daarom zijn gassen die niet aan hemoglobine binden perfusie-gelimiteerd.

• perfusie

Diffusie-gelimiteerde gassen kunnen perfusie-gelimiteerd worden en andersom, door veranderingen in bepaalde parameters. Als een diffusie-gelimiteerd gas een DL heeft die hoog genoeg is, wordt het toch afhankelijk van de perfusie, omdat er anders niet genoeg hemoglobine is om het gas in op te slaan. En als een perfusie-gelimiteerd gas een hoge flow heeft maar niet genoeg diffusie, dan wordt het bloed niet genoeg gevuld. De ideale situatie is dus wanneer de diffusie en perfusie in evenwicht zijn. Zowel O2 als CO2 zijn onder normale omstandigheden perfusie gelimiteerd. Na ongeveer 1/3 van een pulmonale capillair bereikt O2 het diffusie equilibrium. De opname van O2 door hemoglobine verandert in drie opzichten met de opname van CO. Ten eerste is veel van het hemoglobine in het veneuze bloed nog gebonden aan O2, waardoor de beschikbare O2-bindingscapaciteit relatief laag is vergeleken met CO. Ten tweede is de PO2-gradiënt veel hoger dan de PCO-gradiënt in de alveolus en wordt hierdoor het equilibrium van O2 al bij een lagere druk bereikt. Ten derde is de DL van O2 groter dan die van CO waardoor de diffusie moeilijker gaat. Omdat O2 zo snel het equilibrium bereikt, kan de DL vele waarden aannemen zonder dat de pO2 van het bloed daalt. Dit noemen we een DL-reserve. Deze is erg belangrijk tijdens inspanning. De flow kan met een factor 3 toenemen, waarbij de contacttijd vermindert. Als de flow meer toeneemt of door ziekte de DL afneemt, wordt de O2 diffusie-gelimiteerd. Grote hoogte doet de PO2 afnemen. Dit zorgt ervoor dat het absolute O2 transport afneemt, de PO2 van de lucht in de alveoli is immers lager. Daarnaast is ook de PO2 van het bloed lager, waardoor het Hb minder O2 opneemt. De DL van CO2 is 3 tot 5 keer hoger dan die van O2. Twee factoren vertragen de diffusie van CO2. Zo is de diffusiegradiënt in het begin van een pulmonale capillair slechts 10% van de initiële gradiënt. Daarnaast is de grafiek van PCO2 en CO2 veel steiler, waardoor een afname van CO2 een relatief kleine afname van de PCO2 veroorzaakt. Hierdoor is het equilibrium van CO2 even snel of zelfs langzamer bereikt dan dat van O2. Door verschillende ziektes neemt de DL van CO2 af en wordt dit gas diffusie gelimiteerd.

• fibrose

Bij pulmonale fibrose worden de wanden tussen de alveoli en capillairen dikker en raken delen van capillairen beschadigd, waardoor de DL van gassen afneemt. Bij COPD wordt de weerstand van de geleidende luchtwegen groter waardoor de vaatbedden beschadigd kunnen raken. Hierdoor nemen zowel het diffusieoppervlak als het totale aantal Hb af, waarbij DL dus ook afneemt. Hetzelfde gebeurt als er (door een operatie) longoppervlak verloren gaat.

• anemie

Bij anemie neemt de hoeveelheid Hb af, waardoor θ*VC afneemt en daarmee de DL. Niet altijd wordt hypoxemie door een afname in de DL veroorzaakt, dit kan ook door verstoring van ventilatie en/of perfusie komen. Door de DL reserve zou de DL tot een derde moeten afnemen om een verschil in O2 transport te lijden, maar een afgenomen DL in combinatie met andere oorzaken kan wel tot hypoxemie lijden, de echte oorzaak is vaak moeilijk te vinden.

Ventilatie en perfusie van de longen

Ventilatie

Ventilatie is de beweging van de lucht tussen de atmosfeer en de alveoli. Perfusie is de beweging van het bloed van en naar de longen. De totale ventilatie (VT) is het volume dat de longen per tijdseenheid uitstoten. Het is de lucht die de longen verlaat na een serie van uitademingen. Het is dus het resultaat van het ademvolume en de ademfrequentie. We drukken dit uit in liter per minuut: de minuutventilatie. Ongeveer 30% van de ventilatie gaat naar anatomische 'dode ruimte', de geleidende luchtwegen, hier is geen perfusie en vindt dus geen gaswisseling plaats. Dit komt doordat van de 500 ml lucht die wordt ingeademd, slechts 350 ml de alveoli bereikt. Omdat ook bij uitademing niet alle lucht uit de alveoli verdwijnt, blijft hier ook 150 ml achter. Er is dus 150 ml frisse lucht tussen de atmosfeer en de luchtwegen die telkens heen en weer gaat. Dit noemen we het doderuimtevolume. De alveolaire ventilatie is de frisse lucht die in de alveoli komt, of de muffe lucht die in de atmosfeer komt. Bij elke inademing mengt er verse lucht met de lucht die nog in de longen zit. Door het ademvolume min de dode ruimte te doen, weten we het alveolaire volume. We kunnen dit ook uitrekenen met behulp van de PCO2. De productie van CO2 en de uitstoot moet gelijk zijn. Als we de partiële druk en het volume van de CO2 weten, weten we ook de gehele alveolaire ventilatie. Hierbij hoort de alveolaire ventilatie vergelijking, VA = 0,863 * (VCO2 / PACO2). Hierbij moet wel rekening worden gehouden met de lichaamstemperatuur en -druk (BTPS) en de standaard temperatuur en druk (ATPS). De gemiddelde VA is circa 4,2 L/min. De alveolaire PCO2 is omgekeerd evenredig met de alveolaire ventilatie. Immers, hoe groter het ingeademde volume, hoe meer verse lucht en hoe minder CO2 in de alveoli. Omdat alveolaire en arteriële PCO2 virtueel gelijk zijn, heeft VA ook invloed op de arteriële PCO2. De alveolaire PCO2 bereken je door de geproduceerde lucht van een tijdseenheid te delen door de ingeademde lucht in een tijdseenheid.

• hyperventilatie

Hyperventilatie ontstaat doordat er meer CO2 het lichaam uitgaat dan dat er aangemaakt wordt, hierbij daalt het CO2 niveau van het bloed. Doordat de alveolaire PCO2 aan die van het bloed gekoppeld is, daalt deze ook en ontstaat er respiratoire alkalose gepaard met duizeligheid. Hypoventilatie is het omgekeerde van hyperventilatie, nu wordt er meer CO2 geproduceerd per tijdseenheid dan dat er uitgestoten wordt. Dit lijdt tot een respiratoire acidose.

De alveolaire PO2 is afhankelijk van VA, hoe meer lucht wordt ingeademd, hoe hoger de PO2 is. De PO2 is ook afhankelijk van andere partiële drukken, waaronder die van H2O, N2 en CO2. Samen vormen deze de barometrische druk (PB). N2 wordt niet gemetaboliseerd en dient om de barometrische druk op 760 mmHg te houden, meestal is het 78% van de druk zonder H2O. De PH2O is 47, waardoor O2 en CO2 als variabelen overblijven. De CO2 die het lichaam produceert is afhankelijk van de hoeveelheid verbranding, maar ook van de brandstof die verbrand wordt. Elke brandstof heeft een respiratoire quotiënt, RQ = Vco2/Vo2. Dit zegt hoeveel CO2 geproduceerd wordt bij de verbranding van 1 O2. Bij een stabiele status is de RQ 1, de capillair neemt evenveel O2 op als het CO2 afstaat. Vet heeft een quotiënt van 0,8 waardoor het totale alveolaire volume van de lucht afneemt en de hoeveelheid O2 wordt verdund. De ventilatie in de apex (boven) van de long is bij een rechtopstaand persoon minder dan die in de basis (onder). De intrapleurale druk bij de apex is negatiever dan die bij de basis. Hierdoor zijn de alveoli in de apex al meer uitgerekt dan die in de basis, en is er dus meer statische compliantie in de basis. Hierdoor kan er bij inspiratie meer verse lucht in de alveoli van de basis. En juist deze volumeverandering bepaalt de ventilatie. Dit komt door de zwaartekracht, dus als een persoon op de kop hangt of op de zij ligt, geldt hetzelfde: de zijde van de long die het dichtst bij de grond is, heeft de meeste ventilatie. Ook zonder zwaartekracht is de ventilatie in de long niet uniform. Dit komt door kleine verschillen in compliantie en luchtwegweerstand, dit heeft grotere invloed op de verschillen dan de zwaartekracht. Restrictieve en obstructieve aandoeningen beïnvloeden respectievelijk de compliantie en de luchtwegweerstand. Een grotere weerstand zorgt voor een verminderde ventilatie.

Perfusie

De pulmonale circulatie heeft dezelfde output als de systematische circulatie, maar heeft een veel minder hoge druk. Dit komt doordat de systematische circulatie een grote afstand met veel weerstand moet overbruggen, terwijl de longcirculatie een veel kleinere afstand aflegt en een hoge druk hier voor longoedeem zou zorgen. De weerstand is aan te geven als ΔP/Q, in de eenheid PRU's (perifere weerstand units) gelijk aan mmHg/(mL/s). De systematische circulatie heeft een PRU van 1,1 en de pulmonale van 0,08. De weerstand in de longen is dus veel lager, waardoor een lage druk voldoende is. In de systemische circulatie daalt de druk het meest in de arteriolen, terwijl in de longen de bloeddruk het meest daalt in de arteriën en de eindes van de capillairen. Er zijn 280 miljard capillairen voor 300 miljoen alveoli, waardoor het vaatbed rond de alveoli continu in beweging is. Daarnaast zijn de pulmonale vaten wijder en korter dan de systemische. Ook zijn de wanden erg dun, waardoor ze een grote compliantie hebben. Hierdoor veroorzaken grote volumeverschillen, zoals wanneer een staand persoon gaat liggen, geen grote toename in weerstand. Bovendien is er hierdoor een lage polsdruk. De compliantie brengt wel met zich mee dat de vaten extreem beïnvloedbaar zijn door de omgeving. Alveolaire vaten hebben een transmurale druk die veroorzaakt wordt door het verschil in druk tussen het lumen van het vat en de omringende alveoli. Het eerste is afhankelijk van de hartcyclus, het tweede van de positie van de alveolus in de long en de respiratoire cyclus. Als VL toeneemt, worden de alveolaire vaten uitgerekt en samengedrukt. Beide verhogen de weerstand. De extra-alveolaire vaten zijn niet omringd door alveoli en dus afhankelijk van de interpleurale druk. Voor een hoger VL neemt ook de PIP toe, waardoor de transmurale druk toeneemt en de extra-alveolaire vaten groter worden. Een toename in VL zorgt voor een verlaagde weerstand in de extra-alveolaire vaten. Het netto effect is bifasisch, de totale weerstandcurve (alveolaire + extra-alveolaire vaten) is dalend van RV tot FRC en weer stijgend van FRC tot TLC.

• inspanning

Tijdens inspanning wordt de pulmonale weerstand nog lager, waardoor de vergrote cardiac output de druk nauwelijks doet toenemen. Dit komt door passieve mechanismes. In rust hebben sommige openstaande capillairen geen perfusie. Dit komt door kleine verschillen in druk en weerstand, die bij een lage druk al snel zorgen dat sommige vaten nauwelijks gebruikt worden. Openstaande capillairen met een lagere weerstand krijgen eerder perfusie dan met een hoge weerstand. Sommige capillairen zijn in rust gesloten, dit kan bijvoorbeeld doordat alveoli het vat dichtdrukken. Als de bloedflow toeneemt, gaan sommige gesloten capillairen open, doordat de critical closing pressure wordt overwonnen en krijgen de niet gebruikte capillairen ook stroom. Doordat er nu meer wegen zijn, blijft de weerstand laag. Als de druk van het bloed toeneemt, verhoogt de PTM en dilateert het vat, waardoor de weerstand lager wordt en de druk ook.

Veranderingen in de PO2, PCO2 en pH veroorzaken in de pulmonale circulatie het omgekeerde als in de systemische circulatie. Hypoxemie rond het vat veroorzaakt bijvoorbeeld vasoconstrictie, zodat daar minder bloed naartoe gaat en er meer perfusie in goed geventileerde delen van de long plaatsvindt. Een hoge PCO2 en een lage pH rond het vat zorgen om dezelfde reden ook voor vasoconstrictie. De invloed van het zenuwstelsel op de pulmonale circulatie is veel kleiner dan op de systematische circulatie. De sympathicus zorgt voor meer stijfheid van de arteriën zonder toename van weerstand en de parasympaticus zorgt voor een milde vasodilatatie. De pulmonale circulatie wordt niet beïnvloed door hormonen. Ook bij perfusie geldt dat er verschillen tussen de alveoli zijn. Dit komt door kleine verschillen in de compliantie en weerstand, maar ook door de zwaartekracht. Dit werkt hetzelfde als bij de ventilatie: de perfusie in de basis van de long is groter dan die in de apex bij een rechtopstaand persoon. Verandering van houding levert ook verandering van perfusie. Bij inspanning wordt het verschil kleiner.

Er zijn vier verschillende drukverhoudingen in de long:

• Zone 1: PA>PPA>PPV. Dit kan in de apex voorkomen. De druk in de vaten daalt bij de toename in hoogte, waardoor de druk in de alveoli groot genoeg is om de vaten te verdrukken en voor een grote afname in flow zorgt. Bij gezonde personen komt dit niet voor.
• Zone 2: PPA> PA >PPV. Dit komt normaal gesproken van de apex tot in het midden van de long voor. Deze vaten zijn geschikt voor de vergroting van het stroomoppervlak bij toenemende inspanning, ze zijn in rust niet allemaal open omdat de alveolaire druk de capillairen aan het veneuze eind samendrukt.

• Zone 3: PPA>PPV> PA. Dit komt voor vanaf het midden tot lager in de long. Hier is de transmurale druk groot genoeg om het vat open te houden. Hoe lager in de long, hoe meer de vaten gedilateerd zijn. In hoeverre de transmurale druk de flow beïnvloedt is een Starling weerstand.

• Zone 4: PPA>PPV> PA. Onderin de base zijn de alveolaire vaten hetzelfde als in zone 3, maar zijn de extra-alveolaire vaten anders. Onderin is de interpleurale druk lager, waardoor de weerstand van de extra-alveolaire vaten toeneemt. Hierdoor neemt de flow af aan de uiterste onderkant van de long.

De grenzen van deze zones zijn fysiologisch, ze zijn niet gefixeerd. Positieve drukventilatie (waardoor PA omhoog gaat) laat de grenzen naar beneden zakken, inspanning verhoogt PPA en laat de grenzen omhoog gaan. Daarbij veranderen de drukken gedurende de circulaire en pulmonale cyclus. Hoe groter de ventilatie, hoe meer de PAO2 en PACO2 op de waardes in de lucht lijken. Dit gaat om de gehele long, want zoals gezegd verschillen de alveoli onderling. Hoe groter de ventilatie in een groep alveoli, hoe meer de alveolaire lucht op de atmosferische lucht lijkt, en hoe groter de perfusie in een groep alveoli, hoe meer de compositie van de alveolaire lucht op die van het gemixte veneuze bloed lijkt. De ventilatie/perfusie verhouding (V/Q) bepaalt dus de lokale PAO2 en PACO2. Door de zwaartekracht is deze verhouding in de apex groter dan in de base. Dit komt doordat de perfusie sneller afneemt naarmate de hoogte toeneemt dan de ventilatie. Ter hoogte van de derde rib is de V/Q verhouding 1 en dus ideaal. Omdat O2 en CO2 perfusieafhankelijk zijn, zullen deze drukken dezelfde waarde als in de ingeademde lucht bereiken. Dit lijdt tot een respiratoire alkalose in de apex. In de base is dit omgekeerd, door de lagere verhouding neigen de alveolaire PO2 en PCO2 meer naar de waardes in het bloed. Omdat er meer perfusie in de base is, is de bijdrage aan de bloedcompositie van de base groter dan die van de apex. De V/Q verhouding van ingeademde lucht is oneindig, omdat het nog geen perfusie heeft gehad. De V/Q verhouding van gemixt veneus bloed is 0 omdat het nog niet in contact is geweest met lucht.

V/P-ratio

Door de zwaartekracht zijn er grote verschillen in de V/Q verhouding in een gezonde long. Als de verhouding niet ideaal, dus niet 1 is, noemen we het een V/Q-mismatch. In een extreem geval is er totaal geen perfusie, V/Q is dan oneindig. Dit noemen we dode ruimte ventilatie, dit maakt deel uit van de fysiologische dode ruimte. Een oorzaak hiervan kan longembolie zijn, waarbij er een obstructie in een longvat zit. De lucht bij dode ruimte ventilatie gaat naarmate de tijd toeneemt op atmosferische lucht lijken. De lage PCO2 die hierbij ontstaat, zorgt voor bronchiale constrictie, waardoor er meer lucht naar andere gebieden gaat, waar wel perfusie is. Als een hele long geen bloed krijgt, dan is de helft van het ventilatieoppervlak dode-ruimte-ventilatie. De andere long kan nog steeds alle CO2 uitstoten, maar de PCO2 is wel verdubbeld, waardoor respiratoire acidose ontstaat. Ook kan de long genoeg O2 opnemen, maar is de PO2 wel gehalveerd. Het lichaam heeft allerlei manieren om deze problemen op te lossen en te zorgen dat de drukken in het bloed weer normaal worden. Het probleem met longembolie is dan ook niet per se dat er niet genoeg gaswisseling is, maar dat er hartfalen optreedt doordat de vaatweerstand omhoog schiet.

• shunt

Een shunt is het omgekeerde van dode ruimte ventilatie: er is wel perfusie maar geen ventilatie. Dit kan door een obstructie van de luchtweg, bijvoorbeeld een door een “vreemd” object of een tumor. Het dichtklappen van alveoli (atelectase) veroorzaakt ook een shunt. Hierdoor blijft de PO2 van het bloed laag en ontstaat hypoxemie. Door de obstructie wordt de lucht naar andere gebieden van de long geleid, waardoor het verschil in V/Q nog groter wordt. Een voorbeeld van een shunt is astma, hierbij is de weerstand in de luchtwegen vergroot waardoor ventilatie lastiger plaatsvindt. In het geval van een shunt neemt het vat waar dat de PO2 en pH van de omgeving dalen en de PCO2 stijgt, waardoor hypoxische pulmonale vasoconstrictie optreedt. Hierdoor gaat er meer flow naar andere bloedvaten en wordt de V/Q verhouding op zowel de plaats van de shunt als in andere gebieden van de long verbeterd. De vaatvernauwing kan in extreme gevallen tot verhoging van de algehele longweerstand leiden. Als een hele long geen lucht krijgt, heeft de andere long wel normale gaswisseling, maar vindt slechts bij de helft van het bloed gaswisseling plaats. Het mengen van geventileerd en niet geventileerd bloed heet veneuze bijmenging. Dit is ook bij een gezond persoon het geval via de anatomische shunts. De long kan dus zijn werk goed uitvoeren maar de PCO2 neemt toe. Hetzelfde geldt voor de O2, slechts de helft van het bloed krijgt genoeg O2 en dus neemt de PO2 af, terwijl er wel genoeg O2 voor het lichaam is. Het lichaam kan de hoge PCO2 verhelpen met vasoconstrictie in de niet geperfuseerde long, maar doordat de HbO2 dissociatie curve slechts weinig toename in PO2 toelaat bij verhoging van de hoeveelheid O2, kan de hypoxemie niet worden voorkomen. De anatomische shunts zijn de venen (van sommige hartspieren en de helft van de bronchiale) die op de pulmonale venen uitkomen en dus zuurstofarm bloed aan de zuurstofrijke pulmonale venen toevoegen. Pathologische shunts ontstaan als bij de geboorte de luchtweg inklapt, de foramen ovale of ductus arteriosus blijft dan open. Door de V/Q-mismatches en de veneuze bijmenging krijgt het linker ventrikel een mix van bloed, de V/Q verhouding in de longen is nooit ideaal. Als dit niet gecompenseerd wordt, ontstaat altijd acidose en hypoxemie. Non-uniformiteit is te diagnosticeren door andere mogelijkheden uit te sluiten. Dit kan door de waardes van het bloed en de functie van de ademhaling te testen. Karakteristiek voor V/Q-mismatches is een vergrote alveolaire-arteriële (A-a) gradiënt voor PO2. Deze gradiënt is een mate van ernst van de V/Q-mismatch. Hierbij worden de drukken in het bloed gemeten en de drukken voor de alveoli hiermee uitgerekend. Het nadeel is dat V/Q-mismatch ook tot een A-a verschil in PCO2 geeft en je er bij de berekeningen vanuit gaat dat deze bij A en a gelijk is. Met het geven van zuurstof kan gekeken worden of de longen elkaar in balans houden (één gehyperventileerd, de ander gehypoventileerd) of dat een long in het geheel niet wordt geventileerd. In het eerste geval zal de zuurstofsaturatie bij het geven van pure zuurstof hoog zijn, in het tweede geval niet omdat één hele long niet geventileerd wordt en dus een grote veneuze bijmenging geeft.

Pulmonale druk

De normale gemiddelde pulmonale arteriële druk (mPAP) is bij rust ~ 14 mmHg. De afname in druk in de longcirculatie wordt de transpulmonale gradiënt genoemd, die in rust ~ 6 mmHg is. De normale pulmonale vasculaire weerstand is ~ 1,5 mmHg/L per minuut en is levert een relatief lage weerstand aan de bloedstroom. Bij afwijkingen kunnen er pulmonale-hartziekten ontstaan. Er wordt gesproken van pulmonale hypertensie wanneer de mPAP in rust boven de 25 mmHg ligt. Hierbij kan hypertrofie, proliferatie en fibreuze veranderingen van pulmonale vaten optreden. Pulmonale hypertensie kan veroorzaakt worden door afwijkingen aan de linker harthelft of longen. Patiënten met langdurige pulmonale hypertensie ontwikkelen rechterventrikel hypertrofie, dilatatie, hartfalen en mortaliteit. Behandeling is mogelijk met β-adrenerge agonisten.

Mitralisinsufficiëntie

Mitrale insufficiëntie kan optreden bij afwijkingen aan de atrioventriculaire kleppen, de annulus, de chordae tendinae, de papillaire spieren of de linkerventrikel. De meest voorkomende oorzaken zijn degeneratieve aandoeningen, ischemische hartziekten, reumatische hartproblemen en infectieuze endocarditis. Bij acute mitrale insufficiëntie laat de compliantie van de linkeratrium geen dilatatie toe, waardoor de arteriële druk stijgt. Dit leidt tot een stijging van de pulmonale veneuze druk wat resulteert in pulmonaal oedeem. Het strookvolume stijgt, waarmee de cardiac output ook stijgt en daarbij kan vergroting van de linkerventrikel optreden.

Wat is de histologie van de urinewegen? - Chapter 20

Het urogenitale systeem bestaat uit gepaarde nieren, de gepaarde ureters, die van de nieren naar de blaas lopen en de urethra, die van de blaas naar de buitenkant van het lichaam loopt. De nieren houden vocht en elektrolyten en metabolieten vast en scheiden afvalstoffen uit. Ze spelen een grote rol in het regelen van de vochthuishouding. Daarnaast zijn ze essentieel voor de zuur-base balans. 25% van de cardiac output gaat naar de nieren. De urine bevat naast afvalstoffen ook water en elektrolyten, al wordt een groot deel daarvan geresorbeerd. De nieren werken ook als een endocrien orgaan, zo wordt erythropoïetine (EPO), wat toename van de hematocrietwaarde veroorzaakt, gesynthetiseerd in het endotheel van de renale cortex. Daarnaast wordt renine, een enzym dat bloeddruk en bloedvolume reguleert, gesynthetiseerd en vindt hydroxylatie van 25-OH vitamine D₃ plaats.

Nieren

De nieren zijn boonvormige organen die retroperitoneaal aan weerszijden van de wervelkolom liggen. Ze liggen van de 12^de thoracale tot de 3^de lumbale wervel. De rechter nier ligt iets lager dan de linker nier. Op elke nier ligt de bijnier. Deze is samen met de nier ingebed in een dikke laag beschermend vetweefsel. De mediale kant van de nier is hol, hier zit het hilum met de niervaten en -zenuwen. Ook het nierbekken bevindt zich hier. Het oppervlak van de nier is bedekt met een kapsel, aan de buitenkant zitten fibroblasten en collageenvezels, aan de binnenkant myofibroblasten. De nier kan worden opgedeeld in een buitenste, roodbruine cortex en een binnenste, lichter rode medulla. Het kleurverschil komt doordat 95% van het bloed in de nier zich in de cortex bevindt.

In de cortex bevinden zich de nierlichaampjes met bijbehorende tubuli contorti (gekronkelde tubuli) en recti (rechte tubuli), verzameltubuli, verzamelbuizen en bloedvaten. Dit vormt een nefron, de functionele eenheid van de nier. De nierlichaampjes bevatten een capillair netwerk dat de glomerulus heet. In de cortex bevinden zich ook delen van de medulla: de mergstralen. Deze bevatten tubuli recti en verzamelbuizen. In de ruimtes tussen de mergstralen bevinden zich de nierlichaampjes, tubuli contorti en de verzameltubuli. Zo'n ruimte heet een labyrint. Een nefron vormt met zijn verzameltubulus een urinifereuze tubulus.

De tubuli recti en verzamelbuizen lopen tot in de medulla, waar ze parallel gaan lopen met een vaatnetwerk, de vasa recta. Deze vormen het vasculaire deel van het tegenstroom systeem. De tubuli in de medulla vormen piramides. De basis hiervan ligt richting de cortex en de apex richting de renale sinus. De piramides zijn verdeeld in een binnenste en een buitenste medulla, de laatste heeft een binnenste en een buitenste streep. Om de piramides heen liggen de renale kolommen, dit is corticaal weefsel maar wordt tot de medulla gerekend. Het apicale deel van de piramide, de papilla, komt uit in de calyx minor. Dit is een tak van de calyx major. De top van de papilla, de area cribrosa, is geperforeerd door verzamelbuizen. Een piramide met het omliggende corticale weefsel (de helft van elke omliggende kolom) is een lob van de nier. Deze lobben zijn opgedeeld in lobules, hiervan is het centrum vaak duidelijk te vinden, maar de scheiding tussen aparte lobuli niet. Een lobulus bestaat uit één verzamelbuis en bijbehorende nefronen.

Elke nier bevat ongeveer twee miljoen nefronen. Nefronen en verzamelbuizen ontstaan los van elkaar en komen pas later samen. Het nierlichaampje is het begin van het nefron en bestaat uit de glomerulus (een kluwen van capillairen) en het kapsel van bowman. In dit kapsel wordt het ultrafiltraat van het bloed opgevangen. Een afferente arteriool levert het bloed, een efferente arteriool voert het af. De kant waar de bloedvaten liggen heet de vasculaire pool, de andere kant is de urinaire pool, waar de proximale tubulus contortus begint. Zoals gezegd bestaat de nefron uit een aantal tubuli:

• Proximale tubulus contortus (vormt samen met de proximale tubulus rectus het proximale dikke segment)

• Proximale tubulus rectus (vaak het dikke afdalende been genoemd, komt uit in de medulla)

• Dun afdalend been (voortzetting van proximale tubulus rectus, maakt een haarspeldbocht weer terug richting de cortex)

• Dun opstijgend been (voortzetting van het dunne, afdalende been na de haarspeldbocht)

• Distale tubulus rectus (vaak het dikke opstijgende been genoemd, komt terug in de cortex)

• Ditale tubulus contortus (maakt contact met een verzamelbuis via een gebogen of normale verzamel tubulus)

De distale tubulus rectus maakt contact met het nierlichaampje via de macula densa, hierdoor kunnen signalen worden doorgegeven. De proximale tubulus rectus, het afdalende en opstijgende been en de distale tubulus rectus vormen de lis van Henle. Nefronen die slechts tot de buitenste medulla reiken heten corticale nefronen. Nefronen waarvan de lis van Henle tot in de basis van de piramide reikt, heten juxtamedullaire nefronen. Nefronen hiertussenin heten intermediaire nefronen. De verzameltubuli beginnen in het corticale labyrint en komen in de mergstralen uit in de verzamelbuizen. Deze beginnen als corticale verzamelbuizen, worden dan medullaire verzamelbuizen en uiteindelijk papillaire buizen. Deze komt vanuit de area cribrosa in de calyx minor.

Het filtratieapparaat, ook wel de glomerulaire filtratiebarrière genoemd, bestaat uit 3 componenten:

1. Endotheel van de glomerulaire capillairen. Dit bevat veel aquaporine, wat watertransport bevordert.

2. Glomerulair basaalmembraan. Dit is een erg dik membraan met veel collageen type-IV en proteoglycanen. Bij het syndroom van Alport is dit membraan verdikt waardoor de filtratie verslechtert.

3. Viscerale laag van het kapsel van Bowman. Dit bevat podocyten, die steeltjes om de capillairen vormen. De ruimtes tussen deze steeltjes heten filtratiesleuven, en zijn omringd door het filtratiesleuf-diafragma. Dit diafragma wordt onder andere gevormd door nefrine.

Onder arteriële druk vindt in het nierlichaampje over de hele lengte van de wand van de vaatkluwen de filtratie van het bloed plaats. Het filtraat, de primaire urine, wordt opgevangen in filtratieruimte, die het doorgeeft aan de niertubulus waar het filtraat bewerkt en geconcentreerd wordt.Het nefron eindigt waar de niertubulus uitstroomt in een verzamelbuis. Elk nierlichaampje is aan zijn vaatpool verbonden met het vas afferens en het vas efferens.

Aan de tegenoverliggende pool van het nierlichaampje, de urinepool, wordt de primaire urine naar de proximale tubulus afgevoerd. De druk en flow wordt in de glomerulus door gladde spiercellen in de wand van het vas afferens (aanvoerende vat) en het vas efferens (afvoerende vat) gereguleerd.

Glomerulaire basaalmembraan (GBM)

Capillairen van de glomerulus zijn bekleed met gevensterd endotheel (fenestrae). Bloedplasma raakt wel het basale membraan, maar trombocyten en bloedcellen niet, want deze zijn te groot. Aan de buitenkant zijn capillairlussen met podocyten bekleed, die het viscerale blad van het kapsel van Bowman vormen. Filtratie vindt plaats tussen het viscerale en pariëtale blad.

Uit trabekels ontspringen een groot aantal secundaire uitlopers, de pedikels. Pedikels van de naburige podocyten grijpen om en om aan elkaar aan. Tussen de pedikels bevinden zich filtratiespleten met een grootte van ongeveer 25nm. De filtratiespleten tussen de pedikels worden afgesloten door een dun diafragma. In EM is de lamina basalis fibrillair met een dichte lamina densa aan weerszijden omgeven door een lichtere lamina rara interna en externa.

Tussen het bloed en de filtratieruimte bevinden zich dus drie filters:

• endotheel

• lamina basalis

• podocyten

Negatief geladen ionen worden tegengehouden door negatief geladen moleculen zoals heparansulfaat. Ook spelen de eiwitten nefrine en podocine in de spleet tussen de pedikels een rol bij het filtratieproces.

Mesangium

Mesangium is het bindweefsel tussen capillairlussen. Mesangium is contractiel en heeft receptoren voor angiotensine II. Wanneer deze receptoren worden geactiveerd, neemt de doorstroming af. Mesangium heeft ook receptoren voor de uit het hart afkomstige natriuretische factor, die een vasodilaterend effect heeft. Mesangiumcellen kunnen ook fagocyteren.

De tubulus

De tubulus bestaat uit:

• de proximale tubulus met een in de schors gelegen

  • kronkelig deel, het convoluut

  • de pars concorta of tubulus contortus I

• Recht deel, de pars recta

  • Lus van Henle

  • Dun deel, gedeeltelijk dalend, gedeeltelijk stijgend

• Opstijgend dik deel

  • Distale tubulus

  • Recht opstijgend deel (pars recta)

  • Distale convoluut of tubulus contortus II. Op het punt waar dit gedeelte en de efferente arteriool elkaar raken, vormen de tubulusepitheelcellen de macula densa.

De distale tubulus mond uit in de verzamelbuis, ook wel de ductus colligens genoemd. In het merg gaat deze buis over in de ductus papilllaris. Op het apicale celmembraan van de proximale tubulus staat een hoge borstelzoom (microvilli). In het apicale cytoplasma bevinden zich ook pinocytosevesikels, microtubuli en grote lysosomen die samen betrokken zijn bij de resorptie van stoffen. In de borstelzoom komen proteolytische enzymen voor die polypeptiden kunnen splitsen.

Op het basolaterale deel bevinden zich uitstulpingen. De rangschikking is kenmerkend voor ionen-transporterend epitheel. Cellen van de proximale tubulus transporteren natrium en water terug naar de capillairen waarvoor energie nodig is. Intercellulaire ruimten aan de apicale zijden worden afgesloten door zonulae occludentes.

Merg wordt onderscheiden in een binnenste en buitenste merg. Buitenste merg bestaat uit een binnenste en een buitenste zone. Binnenste merg bevat vooral verzamelbuisjes, dunne delen van de lus van Henle en bloedvaten. Dikke delen van de lus van Henle komen hier niet voor.

Distale tubulus en verzamelbuis

De cellen van de distale tubulus hebben geen borstelzoom maar bezitten wel kenmerken van iontransporterend epitheel (dus basale celgrensvlak-instulpingen waartussen parallel gerangschikte mitochondriën liggen).

Macula densa: op de plaats waar de distale tubulus aan het vas afferens (afferente arteriool) van de vaatpool raakt, vormt het epitheel typische cellen, genaamd de macula densa. De macula densa heeft een sensorfunctie ten opzichte van de inhoud van de distale tubulus, voor wat betreft de osmolariteit of het Cl^--gehalte.

Groepjes verzamelbuizen vormen samen de mergstralen. Verzamelbuizen verenigen zich in het merg tot een kleiner aantal ductus papillares. Hun openingen vormen samen de area cribrosa.

Het glomerulaire basaalmembraan (GBM) bestaat uit de lamina rara externa (zit vast aan de podocyten en belemmert de doorgang van negatief geladen moleculen), lamina rara interna (zit vast aan het endotheel en belemmert de doorgang van negatief geladen moleculen) en de lamina densa. Het GBM belemmert ook de doorgang van grote moleculen. Ondanks dat het de doorgang van eiwitten bemoeilijkt, passeren deze toch het GBM. Via endocytose worden deze weer geresorbeerd. Dunne poriën beperken het transport van oplossingen door het filtratiediafragma. Albuminuria (albumine in urine) en hematuria (rode bloedcellen in urine) wijzen op disfunctie van het GBM. Het GBM is een actief membraan, dat zichzelf kan herstructureren.

Het pariëtale deel van het kapsel van Bowman bestaat uit plaveiselepitheel. In de urinaire pool loopt dit over in het kubische epitheel van de proximale tubulus contortus. De ruimte tussen de viscerale en de parientale laag heet de ruimte van Bowman, hierin wordt het ultrafiltraat opgevangen.

Het GBM bestaat voor een groot deel uit collageen type-IV. Dit bestaat uit verschillende componenten, waartegen het lichaam antistoffen kan maken. Een auto-immuunziekte die op deze manier ontstaat is het syndroom van Goodpasture. Klinisch lijkt dit op een erg snelle ontsteking van de glomerulus. Het resultaat is microscopisch te zien als een halve maan om de capillairen heen. Mensen met het syndroom van Goodpasture hebben zowel respiratoire als urinaire symptomen. De therapie voor het syndroom bestaat uit het verwijderen van de antilichaampjes en het geven van immunosurpressors.

In het nierlichaampje bevinden zich de mesangiale cellen. Deze vormen samen met de extracellulaire matrix het mesangium. Zij bevinden zich ook buiten het nierlichaampje, waar ze laciscellen heten en het juxtaglomerulaire apparaat vormen. Mesangiale cellen hebben meerdere functies:

• Endo- en fagocytose. Het mesangium houdt het GBM en diafragma schoon zodat deze hun functie goed kunnen blijven uitvoeren.

• Structuur. Het megansium ondersteunt de podocyten als het basaalmembraan incompleet is.

• Secretie. Mesangiale cellen synthetiseren en secreteren verscheidene moleculen.

• Modulatie van glomerulaire uitzetting. Het mesangium zorgt ervoor dat de verhoging van de bloeddruk niet tot grote uitzetting van de glomerulus leidt.

Juxtaglomerulaire apparaat

Het juxtaglomerulaire apparaat bevat de macula densa, de juxtaglomerulaire cellen en de extraglomerulaire mesangiale cellen. Aangrenzend aan de afferente en efferente arteriolen bevindt zich het terminale uiteinde van de distale tubulus rectus. Hier zit de macula densa. Dit heet zo omdat de kernen opeengepakt (densa) lijken. Hierbij liggen gemodificeerde cellen van het gladde spierweefsel van de afferente arteriool. Deze heten de juxtaglomerualaire cellen en zijn secretoir. Deze cellen zijn verantwoordelijk voor de activatie van het RAAS-systeem dat een belangrijke rol speelt bij de homeostase van natrium en de hemodynamica van de nieren. De cellen scheiden renine uit in het bloed. Dit zet een kettingreactie in werking:

• In het bloed wordt angiotensine-I gevormd

• Angiotensine-I wordt omgezet naar angiotensine-II

• Angiotensine-II zorgt dat de bijnier aldosteron uitscheidt en zorgt voor vasoconstrictie in de nieren

• Aldosteron zorgt dat natrium, en daardoor water, meer worden gereabsorbeerd.

Naast een endocrien orgaan is het juxtaglomerulaire apparaat ook een sensor voor bloedcompositie en bloedvolume. De Na⁺-concentratie in de tubulaire vloeistof wordt gemeten en op basis daarvan wordt de glomerulaire filtratieratio en de secretie van renine aangepast. Hierdoor verandert de intracellulaire samenstelling, waardoor verschillende signaalmechanismes worden geactiveerd.

Onderweg van de glomerulus naar de verzamelbuis ondergaat de vloeistof zowel resorptie als secretie. Sommige stoffen, zoals glucose, worden volledig geresorbeerd, andere, zoals natrium en water, worden gedeeltelijk geresorbeerd. Stoffen als creatinine worden gesecreteerd. Het volume van het ultrafiltraat wordt verkleind en de vloeistof wordt hyperosmotisch gemaakt. Dit kan door het systeem van tubuli, de lis van Henle en parallel gelegen bloedvaten, de vasa recta.

Het juxtaglomerulaire apparaat ligt bij de vaatpool. Het juxtaglomerulaire apparaat bestaat uit:

• Macula densa

• Mesangiale cellen (cellen van Goormaghtigh)

• Gladde spiercellen (epitheleoide cellen of cellen van Ruyter). Deze cellen bevatten renine. Dit is een proteolytisch enzym dat het in de lever gevormde angiotensinogeen omzet in angiotensine I. Onder invloed van Angiotensine Converting Enzyme (ACE) uit de long wordt het omgezet naar angiotensine II met een zeer krachtige pressoraciviteit dat zorgt voor vasoconstrictie. Dit speelt dus een belangrijke rol in de regulatie van de bloeddruk. Angiotensine stimuleert de vorming van aldosteron in de bijnier.

Bloedvoorziening

De a. renalis splitst in twee takken, één naar het craniale deel en één naar het caudale deel. In de hilus splitsen deze arteriën in interlobaire arteriën die tussen nierpiramiden lopen. In het grensgebied tussen schors en merg vormen zich hieruit de aa. arcuatae die evenwijdig met het nieroppervlak lopen. Uit de aa. arcuatae ontspringen interlobulaire arterien (aa. radiatae) en deze lopen in een richting loodrecht op het nierkapsel de schors binnen. Hieruit vertakken zich de afferente arteriolen (vasa afferentia), die een onderdeel van de glomeruli zijn.

Na passage door de glomerulus gaat het bloed naar de vas efferens (efferente bloedvat). Daarna vertakt het zich rond de tubuli in een peritubulaire capillaire plexus die uitmondt in de v. interlobularis. Uit de efferente arteriën ontspringen lange dunne rechte vaten in het merg, de vasa recta (dit is een onderdeel van de peritubulaire capillaire plexus). In het merg liggen de venulae en arteriolae rectae dicht naast elkaar.

De matrix en de weefselvloeistof in het merg vormen een uitwisselingsmedium tussen de vasa recta en de lus van Henle, waarbij een osmotische gradiënt wordt opgebouwd die naar de top van de papil sterk oploopt. Peritubulaire capillairen van de buitenste schors komen samen in de vv. stellatae. Deze geven bloed af aan vv. interlobulares, die samenvloeien tot vv. arcuatae. Deze vloeien samen tot vv. interlobares, waarna er bij samenkomst de v. renalis wordt gevormd.

De bloedstroom door de nier is ongeveer 1,2 L/minuut. De druk op de glomerulus is 60% van die op de aorta, namelijk 60-65 mmHg. De tegendruk vanuit het kapsel van Bowman en de colloid-osmotische druk is ongeveer 40-45 mmHg, dus de filtratiedruk is ongeveer 15-20 mmHg.

Histofysiologie

Nier reguleert door middel van ultrafiltratie, terugresorptie en secretie. Ultrafiltratie vindt plaats in het nierlichaampje. Niertubuli resorberen nuttige stoffen en water terug. Urine wordt geconcentreerd totdat deze hypertoon is ten opzichte van het bloed

Het proces van ultrafiltratie wordt bepaald door:

1. Hydrostatische druk in het capillair

2. Colloid-osmotische druk in het capillair

3. Weefseldruk in de filtratieruimte

4. Totale oppervlakte van het capillair

5. Permeabiliteit van het filter

Proximale tubulus contortus

In de proximale tubulus contortus (contortus-I) bevindt zich een rand van cellen met microvilli, een junctionaal complex, plicae (vouwen) aan de laterale kant van de cellen, basale processi en basale striae die bestaan uit verlengde mitochondria. De basale striae en microvilli helpen met het onderscheiden van deze tubuli. Actinefilamenten helpen bij het transport van de vloeistof. 65% van het ultrafiltraat wordt in deze tubulus geresorbeerd. Deze resorptie komt voornamelijk door Na/K-pompen, die voor de resorptie van Na⁺ zorgen. Dit wordt gevolgd door passieve absorptie van chloorionen en AQP-1, wat dan weer voor resorptie van water zorgt. De hydrostatische druk zorgt voor een isosmotische vloeistofstroom van de tussenruimte naar het renale bindweefsel. Aminozuren, suikers en polypeptiden worden ook geresorbeerd. Eiwitten en grote peptiden worden opgenomen door middel van endocytose. Door de resorptie van bicarbonaat wordt de pH gemoduleerd. In de proximale tubulus rectus (rectus-I) wordt minder geresorbeerd dan in de contortus-I en zijn de mitochondria kleiner.

De lengte van het dunne segment van de lis van Henle is afhankelijk van de positie van het nierlichaampje in de cortex. Juxtamedullaire nefronen hebben de langste benen, corticale de kortste. Er zijn vier soorten epitheel in de lis van Henle:

• Type-I bevindt zich in het dunne afdalende en opstijgende deel van de lis. Dit is dun, eenlagig epitheel.

• Type-II bevindt zich in het dikke afdalende deel van nefronen met een lange lis. Deze cellen bevatten veel microvilli.

• Type-III zit in het dunne afdalende deel in de binnenste medulla. Het lijkt op type-II epitheel maar is simpeler en heeft minder microvilli.

• Type-IV epitheel bevindt zich in de bocht van nefronen met een lange lis. Het heeft geen microvilli en de cellen hebben enkele organellen.

De osmolaliteit van de vloeistof verandert erg in de lis van Henle. In het dunne afdalende been wordt veel water geresorbeerd en minder stoffen als NaCl en urea. De interstitiële vloeistof is hyperosmotisch, wat waterresorptie versimpelt. Al het transport in dit been is passief. In het dunne opstijgende been is transport van water niet mogelijk, terwijl er wel veel passieve resorptie van NaCl plaatsvindt. Hierdoor ontstaat de hyperosmolariteit van de tussenruimtes van de tubuli, waardoor er in het afdalende deel absorptie van water plaatsvindt. De distale tubulus rectus (rectus-II) is een deel van het opstijgende been van de lis van Henle. Ook hier vindt resorptie van Cl^-, Na⁺ en K⁺ plaats, via actief en passief transport. Ook hier is geen transport van water mogelijk. In de distale tubulus contortus (contortus-II) wordt onder invloed van aldosteron Na⁺ voor K⁺ uitgewisseld. Ook wordt bicarbonaat geresorbeerd en ammonium gesecreteerd. In de rectus-I wordt minder geresorbeerd dan in de contortus-I en zijn de mitochondria kleiner.

Atrial natriuretic peptide (ANP), angiotensine II en NO kunnen de filtratie-eigenschappen beïnvloeden via invloed op de podocyten. In de proximale tubulus vinden actieve terugresorptie, diffusie en secretie plaats. Glucose, chloor en natriumionen worden actief teruggeresorbeerd. Watertransport is passief door transmembraaneiwitten en aquaporinen. De proximale tubulus resorbeert aminozuren, eiwitten en ascorbinezuur door pinocytoseblaasjes die fuseren met lysosomen.

De proximale tubulus kan stoffen als creatinine uitscheiden naar de voorurine door tubulaire secretie. Het interstitium van het niermerg is hypertoon zodat water uit het lumen van de afdalende lus van Henle via de permabele wand wordt onttrokken. Het stijgende deel van de lus laat daarentegen geen water door, maar slechts ionen. In de distale tubulus en de verzamelbuizen vindt ionenuitwisseling plaats.

In aanwezigheid van aldosteron wordt natrium opgenomen en kalium uitgescheiden. Ook wordt een dreigend waterverlies gecorrigeerd. Doordat de distale tubulus H⁺-ionen en ammoniumionen uitscheidt draagt het bij aan de regulatie van de pH.

Anti-diuretisch hormoon (ADH) regelt het verdunnen of concentreren van de urine in de distale tubulus, maar vooral in verzamelbuizen. ADH maakt beide componenten van de nier namelijk permeabel voor water, zodat resorptie van water kan plaatsvinden.

ADH heeft deze effecten:

• Vasoconstrictie van de vasa recta

• Toename permeabiliteit voor water in het hogere deel van de verzamelbuisjes in de distale tubuli door middel van ADH-gevoelige aquaporinen in de basale celmembraan

• Toename van permeabiliteit voor ureum in lagere delen van verzamelbuisjes

• Een verhoogde natriumopname uit het stijgende deel van de lus van Henle

In de nier wordt ook erytropoetine (EPO) gemaakt dat erytropoëse stimuleert.

Septische shock

Septische shock is een algehele ontstekingsreactie door aangetoonde infectie, sepsis met hypotensie, niet reagerend op adequate volumetoediening.

Sepsis ontstaat als molecuulstructuur van micro-organisme (PAMP) wordt herkend en hierdoor verschillende transcriptiefactoren geactiveerd worden, waardoor productie van veel ontstekingsmediatoren opgang komt. Het endotheel en stollingscascade wordt geactiveerd. NO wordt ook overmatig geproduceerd. (Voorbeeld: toll-like receptor 4 herkent gramnegatieve micro-organisme).

Kenmerken septische shock

• Verwardheid

• Droge, warme huid

• Hyperdynamische circulatie (pulserende vingertoppen, ejectiegeruis over hart)

• Toename hartminuutvolume

• Lage perifere vaatweerstand

Behandeling

Behandeling kan door snelle toediening van antibiotica, onderliggend verschijnsel wegnemen en hemodynamische stabilisatie. Geactiveerd proteïne C wordt bij ernstige septische shock toegediend.

Aquaporines (AQP's)

Aquaporines (AQP's) zijn transmembraaneiwitten, die transport van water door het membraan mogelijk maken. Ze zitten onder andere in de nier, lever en galblaas. Er zijn veel soorten AQP's, de belangrijkste zijn type-I (in nier, lever en rode bloedcellen), type-II (in distale tubuli en verzamelbuizen, is onder invloed van ADH), en type-III en -IV (in verzamelbuizen). Onderzoek naar AQP's is belangrijk bij de behandeling van hypertensie.

De verzameltubuli en verzamelbuizen bestaan uit eenlagig epitheel. De buizen in de cortex hebben plaveiselepitheel. De buizen in de medulla hebben cilindrisch epitheel. Doordat deze buizen geheel omringd zijn met epitheel, zijn ze makkelijk van de proximale en distale tubuli te onderscheiden. Er zijn twee typen cellen in de verzameltubuli en -buizen:

• Lichte cellen, ook wel CD-cellen genoemd. Dit zijn de belangrijkste cellen van het systeem. Ze bevatten AQP-II, en zijn dus afhankelijk van ADP qua waterabsorptie. Ook zijn AQP-III en -IV aangetroffen bij deze cellen.

• Donkere cellen, ook wel IC-cellen genoemd. Hiervan zijn er niet veel aanwezig. Ze hebben meer mitochondria dan de CD-cellen. Op het oppervlak hebben ze microplicae. In het apicale cytoplasma zijn veel vesicles zichtbaar. Afhankelijk van de pH wordt door de α-IC-cellen H⁺ gesecreteerd of door de β-IC-cellen bicarbonaat. Dichter bij de papilla worden de cellen langer en komen er minder IC-cellen voor.

Via het tegenstroomprincipe wordt de urine hyperosmotisch gemaakt. Dit systeem werkt met drie structuren: de lis van Henle, de vasa recta en de verzamelbuizen. De lis van Henle zorgt voor een iongradiënt in het interstitium die van cortex tot papilla toeneemt. Zoals gezegd is het afdalende been permeabel voor water en het opstijgende deel niet. Doordat het opstijgende deel niet permeabel voor water is, wordt er om deze tubulus een hyperosmotisch interstitium gevormd, wat bij de cortex osmotischer is dan in de papilla. Hierdoor wordt er uit het afdalende been en uit de verzamelbuizen water naar het interstitium getrokken, waardoor de vloeistof hyperosmotisch wordt. Dit effect versterkt zichzelf doordat het water dat nu in het interstitium komt, meer ionen uit het opstijgende deel aantrekt. De arteriolen, die dezelfde haarspeldbocht maken als de lis van Henle en zo de vasa recta vormen, versterken dit effect.

De permeabiliteit van water in de verzamelbuizen is afhankelijk van de hoeveelheid antidiuretisch hormoon (ADH). Dit hormoon wordt in de hypothalamus gemaakt en verhoogt de permeabiliteit, waardoor meer water wordt geabsorbeerd. Als er geen ADH is, wordt waterige urine geproduceerd. Dit is een kenmerk van centrale diabetis insipidus. Ook kan er nefrogenische diabetis insipidus ontstaan, dit is als de receptor voor ADH niet werkt.

Volwassen nieren zijn boonvormig met aan de concave zijde de hilus, waar zenuwen, bloed- en lymfevaten de nier binnenkomen en verlaten.

De menselijke nier is opgebouwd uit ongeveer 15 piramides en aansluitende calices minores, die de urine uit de piramide opvangen en via calices majores afvoeren naar het nierbekken en de ureter. De piramiden bezitten elk merg en schors. Tussen de piramiden liggen stroken schorsweefsel, de columnae renales (van Bertini).

In de schors bevinden zich de nierlichaampjes en het grootste deel van het urineproducerende deel van de nier. Het merg en delen daarvan die uitstralen in de schors (mergstralen) zijn hoofdzakelijk betrokken bij de urine afvoer.

Een nierlichaampje (corpusculum renale) bestaat uit:

• arteriolaire vaatkluwen

• de glomerulus

• het eerste deel van het nefron

• viscerale en pariëtale blad

• kapsel van Bowman (omsluit kapselruimte of filtratieruimte)

De nieren worden van bloed voorzien door de arteriae renalis. Deze splitst bij de renale sinus in de interlobare arteriën (8-12). Deze volgen de piramiden tot de cortex en buigen dan tussen de medulla en de cortex, daarom heten ze ook wel arcuate arteriën. De arcuate arteriën splitsen in de interlobulaire arteriën. Hieruit ontspringen de afferente arteriolen die de glomeruli van bloed voorzien. Deze worden de efferente arteriolen na de ultrafiltratie. Deze efferente arteriolen vormen een tweede netwerk, de peritubulaire capillairen. De peritubulaire capillairen van corticale glomeruli omringen de urinifereuze tubuli, de peritubulaire capillairen van de juxtamedullaire glomeruli vormen de vasa recta. De peritubulaire capillairen komen uit op de interlobulaire venen, die via de arcuate venen in de interlobaire venen komen en uiteindelijk in de vena renalis. Het medullaire vaatnetwerk komt in de arcuate vene terecht. De peritubulaire capillairen van het nieroppervlak en van de capsule komen in de stellate venen terecht, waarna ze in de interlobaire venen komen.

De zenuwvezels van de renale plexus zijn voornamelijk sympathisch. Ze zorgen voor contractie van het gladde spierweefsel. Constrictie van de afferente arteriolen zorgt voor een afname van de filtratieratio en urineproductie, constrictie van de efferente arteriolen doet het omgekeerde.

Het verloop van de urinewegen

Vanuit de area cribrosa stroomt de urine van de calyx minor naar de calyx major het nierbekken in. Via de ureter gaat het naar de blaas, waar het opgeslagen wordt. De uiteindelijke uitscheiding is via de urethra. Alle uitscheidingswegen behalve de urethra hebben dezelfde opbouw: een mucosa met overgangsepitheel, een muscularis en een adventitia (of serosa). Het overgangsepitheel (of urotheel) begrenst de wegen vanuit de nier. Het is impermeabel voor zouten of water. Het begint als twee lagig in de calyx minor en eindigt zeslagig in de lege blaas. Als de blaas vol is, zijn slechts drie lagen te onderscheiden. Het oppervlakte-epitheel is vaak kubusvormig. Het plasma membraan bevat plaques met actine. De cellen van de plaques kunnen in zichzelf vouwen, waardoor de plaque op een vesicel lijkt. De gladde spieren van de urinewegen liggen in bundels en zijn zowel longitudinaal (binnenste laag) als circulair (buitenste laag) geordend.

De ureter bestaat naast urotheel uit glad spierweefsel en bindweefsel. Het spierweefsel heeft een binnenste en buitenste longitudinale laag en een middelste circulaire laag. De ureters zijn ingebed in vetweefsel. Contractie van de blaas zorgt ook voor contractie van de distale openingen van de ureters, waardoor infecties minder makkelijk verspreiden.

De blaas is de opslagplaats voor urine en is gelegen in het pelvis. De blaas heeft drie openingen, twee van ureters en van de urethra. De driehoek die deze openingen vormen heet de trigone. Deze driehoek heeft een constante dikte en is dus niet afhankelijk van de vullingsgraad van de blaas. Het gladde spierweefsel in de blaas heet de detrusorspier. De opening van de urethra heet de onwillekeurige interne urethrale sfincter. Contractie van de blaas duwt de urine in de urethra. De blaas wordt zowel sympathisch als parasympatisch geïnnerveerd. De parasympatische zenuwen van S2-S4 zorgen voor de mictiereflex. Ook heeft de blaas sensorische zenuwen.

De urethra is de fibromuscalaire buis die van de blaas naar de externe urethrale opening leidt. Deze is langer bij mannen dan bij vrouwen (respectievelijk 20 en 5 cm). Bij de man begint de urethra met de prostatische urethra, deze heeft urotheel. Daarna komt de membraneuze urethra, die door de diepe perineale zak van het pelvis gaat, dit is overgangsepitheel. Skeletspierweefsel vormt hier de willekeurige externe urethrale sfincter. De penile urethra overbrugt de lengte van de penis en komt uit in de eikel. Het heeft pseudomeerlagig cilindrisch epitheel met aan het eind meerlagig plaveiselepitheel. Verschillende klieren monden uit in de penile urethra. Bij de vrouw ligt de urethra posterior van de clitoris. Het epitheelverloop is herzelfde als bij de man. Ook bij de vrouw komen verschillende klieren op de urethra uit, waaronder de para-urethrale klieren, die via de para-urethrale kanalen in verbinding staan met de urethra. De externe urethrale sfincter van de vrouw zit op het punt waar de urethra het urogenitale diafragma doorkruist.

Wat is de histologie van de endocriene organen? - Chapter 21

Het endocriene systeem produceert stoffen die activiteiten van cellen, weefsels en organen reguleren (hormonen). De belangrijkste functies zijn net als die van het zenuwstelsel het in stand houden van de homeostase en het coördineren van de groei. De signalen van het endocriene systeem zijn langzamer dan die van het zenuwstelsel, maar ze blijven wel langer actief. De bestemming van hormonen noemen we 'target cells'. Als dit doel via het vasculaire systeem wordt bereikt, noemen we het hormoon endocrien. Als het doel nabijgelegen is en via bindweefsel wordt bereikt, noemen we het hormoon paracrien. Sommige hormonen hebben effect op de producerende cel, dit noemen we autocriene hormonen.

Er zijn meer dan honderd hormonen, opgedeeld in drie klassen:

• Steroïden bevatten cholesterol en worden door de testes, ovaria en bijnierschors gemaakt. Deze hormonen worden respectievelijk gonadale en adrenocorticale steroïden genoemd. Ze binden aan speciale dragereiwitten, die loslaten als het hormoon actief wordt.

• Kleine peptiden, polypeptiden en eiwitten worden door de hypothalamus, hypofyse, (bij)schildklier, pancreas en entero-endocriene klieren gemaakt. Deze groep hormonen bevat onder andere insuline, glucagon, GH, FSH, LH en ADH en lost makkelijk op in het bloed. De meeste hebben een speciaal dragereiwit.

• Aminozuren, analogen van arachidonzuur en hun afgeleiden (zoals catecholamines) worden door het zenuwstelsel en de medulla van de bijnier geproduceerd. Ook schildklierhormonen horen bij deze groep. De catecholamines lossen direct op in het bloed. Schildklierhormonen hebben hiervoor een speciaal bindingseiwit.

Het hormoon hecht aan de targetcel door middel van een specifieke receptor. Hormonen kunnen met het oppervlak van de cel, het cytoplasma of de kern reageren.

• Peptide hormonen en catecholamines reageren met het celoppervlak. Dit leidt tot de activatie van intercellulaire 'second messengers', zoals cAMP (cyclisch adenosinemonofosfaat). Deze second messenger zorgt voor veranderingen in het metabolisme van de cel.

• Steroïden en schildklierhormonen maken gebruik van intracellulaire receptoren. Deze hormonen passeren het cel- en kernmembraan gemakkelijk. Als ze aan de receptoren binden, wordt RNA-polymerase geactiveerd. Hierdoor vindt transcriptie plaats en wordt vervolgens het celmetabolisme veranderd.

De regulatie van hormonen gaat vaak via (negatieve) feedback. De meeste organen hebben hun eigen endocriene klieren, dus niet alle hormonen worden dus door de endocriene organen geproduceerd.

De hypofyse

De hypofyse en hypothalamus zijn de endocriene en neuronale controlecenters van de andere endocriene klieren. De hypofyse bestaat uit klierepitheel en neuraal secretieweefsel. Het ligt als een zadel op een bot (het sella turcica). Het infundibulum, een korte stengel, verbindt de hypofyse met de hypothalamus. Het anterior deel van de hypofyse, de adenohypofyse, bevat het klierepitheel. Dit deel ontstaat uit het ectoderm van de oropharynx, wat omhoog groeit naar het brein (deze uitstulping heet het zakje van Rathke). Het anterior deel bevat het pars distalis, pars intermedia en pars tuberalis (wat een kolom om het infundibulum heen vormt). Het posteriore deel, de neurohypofyse, bevat het neurale secretieweefsel. Dit deel ontstaat uit het neuroectoderm van het derde hersenventrikel (de diencephalon) dat naar beneden groeit. Het posteriore deel bevat de pars nervosa en het infundibulum. Aan dit infundibulum zit de eminentia mediana vast, die samen met het infundibulum de neuronen van de hypothalamus naar de hypofyse bevatten.

De superieure hypofyseale arteriën komen van de arteria carotis interna en geven bloed aan het pars tuberalis, het infundibulum en de eminentia mediana. De inferior hypofyseale arteriën komen ook van de arteria carotis interna en geven voornamelijk het pars nervosa bloed. Het grootste deel van het anterieure deel heeft dus geen directe bloedvoorziening! Deze krijgen bloed via een poortadersysteem dat vanuit de capillairen van de superieure hypofyseale arteriën komt. Zo kunnen neuro-endocriene signalen van de hypothalamus snel aan het pars distalis worden doorgegeven. Het meeste bloed gaat naar de sinus in het diencephalon en komt zo terug in de systemische circulatie. Een klein deel van het bloed komt eerst weer langs de hypothalamus en kan zo feedback van de hypofyse doorgeven. De zenuwen in het infundibulum behoren tot het posterieure deel van de hypofyse. De zenuwen in het anterieure deel zijn postsynaptische vezels van het autonome zenuwstelsel.

De adenohypofyse

Het grootste deel van de adenohypofyse heeft de typische structuur van een endocriene klier: de cellen liggen in klompjes en draden bij elkaar. Ze reageren op signalen van de hypothalamus en secreteren hormonen. Hormonen met invloed op andere endocriene organen zijn ACTH, TSH, FSH en LH (tropische hormonen). Groeihormoon (GH) en prolactine (PRL) hebben invloed op niet endocriene organen en zijn dus niet-tropisch.

De cellen in het pars distalis zijn erg verschillend. Ze liggen in strengen en nestjes rond de capillairen. De cellen zijn in drie types ingedeeld: basofiel (tien procent), acidofiel (veertig procent) en chromofoob (vijftig procent). In het pars distalis van het parenchym van de adenohypofyse zijn vijf types secreterende cellen te vinden:

• Ongeveer vijftig procent is somatotroop. Deze cellen produceren GH en zijn acidofiel. GHRH stimuleert de aanmaak van GH, terwijl somatostatine dit juist remt. Ghreline uit de maag stimuleert GH ook.

• Vijftien tot twintig procent is lactotroop. Deze cellen produceren prolactine en zijn chromofoob. Dopamine remt de secretie van PRL, terwijl TRH en VIP deze juist stimuleren. Tijdens de zwangerschap ondergaan de lactotrope cellen hypertrofie en hyperplasie.

• Vijftien tot twintig procent is corticotroop. Deze cellen produceren POMC, de voorloper van ACTH, en zijn basofiel. In de cel zelf wordt POMC omgezet in ACTH. CRH uit de hypothalamus, reguleert de secretie van ACTH.

• Tien procent is gonadotroop. Deze cellen produceren FSH en LH en zijn basofiel. GnRH uit de hypothalamus reguleert de secretie van FSH en LH.

• Vijf procent van de parenchymcellen van de adenohypofyse is thyrotroop. Deze cellen produceren TSH en zijn basofiel. TRH uit de hypothalamus reguleert de secretie van TSH.

Naast secreterende cellen zijn er ook folliculo-stellate cellen in de pars distalis. Deze cellen produceren geen hormonen, maar vormen clusters om de hormoonproducerende cellen heen. Ze zijn in staat om via gap junctions signalen van de pars tuberalis door te geven.

In het pars intermedia zijn cystes te vinden, dit is een overblijfsel van het lumen van het zakje van Rathke. Verder bevat de pars intermedia basofiele en chromofobe cellen. De cystes en basofiele cellen verlengen tot in de pars nervosa. De functie van het pars intermedia bij mensen is onduidelijk (wel hormoonproductie bij sommige dieren). Omdat een bijproduct van de ACTH-productie (MSH) soms bij mensen wordt aangetroffen, zijn de cellen waarschijnlijk cortitroop. Het pars tuberalis is een verlenging van de adenohypofyse langs het infundibulum. Hierin liggen de venen van het hypothalamohypofyseale portaalsysteem. De secretie van hormonen door de adenohypofyse wordt door drie factoren geregeld:

• Secretie van releasing hormonen door de hypothalamus. Deze hormonen binden aan de G-eiwit gelinkte receptoren van de secreterende cellen en geven stimulerende of remmende signalen af.

• Paracriene en autocriene secreties van de cellen van de adenohypofyse.

• Feedback van de hormonen in de circulatie. Negatieve feedback komt vooral van de targethormonen van de adenohypofyse. Zo remt thyroïdhormoon (T3/T4) de secretie van TSH (en die van TRH in de hypothalamus).

De neurohypofyse

De neurohypofyse is een verlenging van het centrale zenuwstelsel. Het slaat de producten van de hypothalamus op en secreteert deze. Het bestaat voornamelijk uit het pars nervosa en het infundibulum. Het pars nervosa bevat 100.000 zenuwuiteinden. De axonen van deze zenuwen zijn speciaal, omdat ze niet bij een targetcel, maar juist vlakbij de capillairen van de pars nervosa eindigen. Ook heeft elk onderdeel van de zenuw blaasjes voor opslag. De neurohypofyse is dus geen endocriene klier, maar een opslag voor neurosecreties van de hypothalamus. Andere neuronen secreteren hun hormonen in het infundibulum, in het capillairbed van het hypothalamohypofyseale portaalsysteem.

Er zijn drie soorten blaasjes in de neuronen in het pars nervosa aanwezig:

• tien tot dertig nanometer lange blaasjes liggen dicht bij het uiteinde van het neuron en maken deel uit van de lichaampjes van Herring.

• Dertig nanometer lange blaasjes bevatten acetylcholine (ACh).

• Vijftig tot tachtig nanometer lange blaasjes bevatten ADH of oxytocine en maken ook deel uit van de lichaampjes van Herring.

In de neurohypofyse worden ADH en oxytocine gesecreteerd. ADH is het belangrijkste hormoon in de waterhuishouding en de regulatie van de osmolaliteit. Ze hebben als effect dat er aquaporines in de tubuli van de nier ingebouwd worden. ADH heeft niet veel invloed op de bloeddruk. Oxytocine promoot contractie van glad spierweefsel in de baarmoeder (orgasme, menstruatie en baring) en myo-epitheel in de borst (stimulatie melksecretie).

Naast neuronen bevinden zich ook pituicyten in de neurohypofyse. Deze cellen onderhouden het centrale zenuwstelsel en zijn vergelijkbaar met astrocyten in de rest van het centrale zenuwstelsel.

Er zijn vier soorten endocriene aandoeningen:

• Overproductie van hormonen (bijvoorbeeld de ziekte van Graves/hyperthyroïdie), komt het meest voor doordat het totale aantal secreterende cellen een te grote hoeveelheid hormonen aanmaakt. De aanleiding kan een genetische aandoening of tumor zijn.

• Onderproductie van hormonen kan veroorzaakt worden door een endocrien orgaan dat kapot is, door een ziekte of door een defect in het auto-immuunsysteem. Ook genetische aandoeningen kunnen onderproductie veroorzaken.

• Veranderde reactie op hormonen zoals resistentie wordt veroorzaakt door bijvoorbeeld mutaties in receptoren.

• Tumoren in de endocriene organen leiden niet altijd tot overproductie, maar kunnen wel andere organen vernietigen.

Een veelvoorkomende therapie is de hormoonvervangende therapie, die bijvoorbeeld ingezet wordt als een specifiek orgaan niet is ontwikkeld of niet het gewenste hormoon produceert.

De hypothalamus

De hypothalamus ligt in het midden van de basis van het brein en reguleert de hypofyse en het autonome zenuwstelsel. Naast oxytocine en ADH produceert de hypothalamus neuronale polypeptiden die de activiteit van de adenohypofyse reguleren. Deze worden in het eerste capillairbed van het hypothalamohypofyseale portaalsysteem losgelaten. Fysiologische en psychologische stimuli komen aan in de hypothalamus en worden via het centrale zenuwstelsel aan het lichaam doorgegeven.

Als er te weinig of geen ADH is, ontstaat diabetes insipidus: grote hoeveelheden hypotone urine. Patiënten hebben dan ook erg veel dorst. Als het probleem bij de productie ligt, heet het hypothalamisch. Ligt het in de response van de nier, dan heet het nephrogenisch. Bij SAIDH (syndrome of inappropriate ADH-secretion) is er juist erg veel ADH en hyponatriëmie. Dit kan worden veroorzaakt door ziektes van het centrale zenuwstelsel of van de longen, door tumoren of door medicatie.

De pijnappelklier (epifyse)

De pijnappelklier is een neuro-endocriene klier die het lichaamsritme reguleert. Het bevat pinealocyten en interstitiële gliacellen. Daarnaast is er een deel gecalcificeerd. Dit wordt ook wel breinzand genoemd. Deze deeltjes vormen een handig herkenningspunt op CT-scans. De secretie van de pijnappelklier wordt beïnvloed door lichtintensiteit. Bij lage lichtintensiteit wordt melatonine geproduceerd, waardoor je slaperig wordt.

De schildklier

De schildklier ligt anterieur in de nek, tegen de trachea en oesophagus aan. Het bestaat uit twee lobben en een isthmus in het midden. De schildklier ontstaat uit het endoderm van de primordiale farynx. Hier groeit eerst een kanaal uit; het thyroglossale kanaal. In veertig procent van de mensen is er boven de schildklier nog een overblijfsel van dit kanaal aanwezig. Het thyroïdale follikel is de functionele eenheid van de schildklier en bestaat uit een holte met daaromheen folliculair epitheel. De holte bevat een gelachtige substantie die 'colloïde' heet. Dit bevat voornamelijk thyroglobuline (inactief T3/T4). Het folliculaire epitheel bestaat uit folliculaire en parafolliculaire cellen. De folliculaire cellen produceren T3 en T4 en zijn licht basofiel. De parafolliculaire cellen heten ook wel C-cellen en produceren calcitonine. Calcitonine is betrokken bij het calciummetabolisme: het verhoogt de botvernieuwing waardoor de hoeveelheid calcium in het bloed daalt. Uit de superieure en inferieure arteriën ontstaat een uitgebreid capillairbed in de schildklier. Via de lymfevaten worden ook hormonen afgegeven.

De synthese van T3 en T4 kent meerdere stappen:

• Eerst wordt thyroglobuline gemaakt in de folliculaire epitheelcellen.

• Hierna wordt jodide uit het bloed geresorbeerd, gediffuseerd en geoxideerd.

• Dan wordt het thyroglobuline gejodeerd.

• Door oxidatieve reacties ontstaan T3 en T4.

• Vervolgens vindt resorptie van colloïde plaats. Dit kan via lysosomen (afbraak van het thyroglobuline) of transepitheel (thyroglobuline wordt als geheel verplaatst).

• Als laatste worden T3 en T4 aan de circulatie afgegeven. Het grootste deel hiervan bindt direct aan thyroxine-bindingseiwit of aan prealbumine; slechts vijf procent blijft vrij in de circulatie. T3 is veel actiever dan T4 en wordt door verschillende organen (nieren, hart en lever) gemaakt uit T4.

De thyroïdhormonen zijn essentieel voor de foetale ontwikkeling.

Ziektes van de schildklier zie je het snelst aan een struma, een sterk vergrootte schildklier. Dit kan komen door hyper- en hypothyreoïdie. Hypothyreoïdie kan worden veroorzaakt door een tekort aan iodine of een auto-immuunziekte. Hyperthyreoïdie (ziekte van Graves) leidt tot erg hoge hoeveelheden antilichaampjes. Deze binden aan de TSH-receptoren en zorgen voor een verhoging van de thyroïdhormonen.

De bijschildklieren

De bijschildklieren zijn kleine endocriene organen en liggen in twee paren: de superieure en de inferieure. De inferieure bijschildklieren ontstaan uit het derde kieuwboogzakje en de superieure uit het vierde kieuwboogzakje. Het aantal en de locatie verschillen per persoon. Meestal liggen ze bij de schildklier, maar soms ook bij de thymus. Ze krijgen hun bloed via de inferieure thyroïde arterie, die uitgebreide capillairbedden vormt. In de bijschildklier zitten principal (/chief) cells (PTH secretie) en oxyfiele cellen (functie onbekend). PTH regelt de calcium- en fosfaatniveaus in het bloed. In botten zorgt het voor meer afbraak van bot en dus meer afgifte van calcium aan de circulatie. In de nieren zorgt het voor minder excretie van calcium en in de urinewegen voor meer excretie van fosfaat. Ook wordt in de nieren meer vitamine D3 gemaakt en in de darmen meer calcium opgenomen. PTH werkt veel slomer dan zijn tegenhanger calcitonine.

De bijnieren

In de bijnieren worden in de cortex steroïden en in de medulla catecholamines gesecreteerd. De cortex ontstaat uit mesodermaal mesenchym en de medulla uit neurale lijstcellen (ectoderm). Ondanks de verschillende oorsprong zijn de cortex en medulla functioneel verbonden. De bijnieren worden voorzien door de superieure, mediale en inferieure suprarenale arteriën, die vertakken voor ze de bijnier binnengaan. Ze vormen capsulaire capillairen, corticale sinusoïde capillairen en medullaire arteriolen. De medulla krijgt ook de afvoer van de corticale sinusoïde capillairen. Deze capillairen vormen samen de adrenomedullaire verzamelvenen, die bij elkaar komen in de centrale adrenomedullaire vene welke weer uitkomt op de vena cava inferior (links via de vena renalis). In de capsule en het omliggende bindweefsel bevinden zich de lymfevaten.

In de medulla bevinden zich chromaffiene cellen, ganglioncellen, bindweefsel, veel capillairen en zenuwen. De chromaffiene cellen zijn gemodificeerde neuronen: ze lijken op postsynaptische neuronen, maar hebben geen axonen. Dit komt door de invloed van glucocorticoïden uit de bijnierschors. De chromaffiene cellen secreteren de catecholamines norepinephrine en epinephrine. Glucocorticoïden zorgen voor de omzetting van norepinephrine naar epinephrine. In de blaasjes van de cellen zitten ook chromogranines. Deze binden aan de catecholamines en worden samen gesecreteerd. De catecholamines worden losgelaten bij stresssituaties voor maximale energie en kracht. Ze zorgen onder andere voor meer glucose in het bloed en bloeddrukverhoging.

Een feochromocytoom is een tumor, waardoor er extreem veel catecholamines worden geproduceerd. Omdat catecholamines niet alleen in de bijnier worden geproduceerd, hoeft de tumor niet in de bijnier te zitten. De ziekte kan leiden tot hypertensie, arrythmia en angst.

De bijnierschors kent drie zones:

• De zona glomerulosa is de buitenste vijftien procent en secreteert mineralocorticoïden zoals aldosteron. Deze zona staat onder feedback van het RAAS-systeem.

• De zona fasciculata is de middelste tachtig procent en secreteert glucocorticoïden zoals cortisol. Deze zorgen voor meer glycogeenproductie en reduceren het glucosegebruik. De secretie van cortisol wordt door ACTH uit de adenohypofyse gereguleerd.

• De zona reticularis is de binnenste vijf procent en secreteert glucocorticoïden en androgenen.

De foetale bijnier is relatief groter dan de volwassen bijnier, hij is dan bijna even groot als de nier. Tachtig procent van de foetale bijnier bestaat uit eosinofiele cellen, die samen de foetale zone worden genoemd. De overige twintig procent wordt de permanente cortex genoemd. Dit vormt de latere zona glomerulosa. Deze cellen zijn basofiel en dus als blauw te herkennen. In de foetale bijnier zijn geen arteriën aanwezig. De foetale bijnier krijgt feedback van ACTH en werkt samen met de placenta. Samen worden ze ook wel de foetale-placentale eenheid genoemd.

Cholesterol is de precursor voor vele steroïdhormonen: corticosteroïden, geslachtshormonen, galzuren en vitamine D. Cholesterol wordt via LDL's vervoerd door het lichaam. De steroïdhormonen worden gemaakt van esters van cholesterol.

Microscopie

De hypofyse heeft een duidelijk pars distalis (sterk aangekleurd) en pars nervosa (licht aangekleurd). Het pars nervosa is continu met het infundibulum, het pars distalis met het pars tuberalis. Het pars intermedia ligt tussen het pars distalis en het pars nervosa. Tussen het pars distalis en het pars intermedia zit een dunne opening (een overblijfsel van het zakje van Rathke). In het pars distalis bevinden zich vooral acidofiele en basofiele cellen, waarbij de verdeling verschilt per gebied in het pars distalis. Deze kan je in clusters en strengen zien liggen. Ook zijn er veel chromofobe cellen te vinden. Rond de cellen zie je capillairen. In het pars intermedia kunnen cystes aanwezig zijn. De cellen in de pars intermedia zijn basofiel en chromofoob. In het pars nervosa zijn de pituicyten zichtbaar als kleine puntjes. De lichaampjes van Herring zijn wat grotere, lichtere vlekken (met HE-kleuring) of zwarte vlekken (met PAS-/anilinekleuring).

Om de pijnappelklier zit een erg dunne capsule. Bindweefsel uit deze capsule deelt de pijnappelklier in lobuli. De bloedvaten in de pijnappelklier zijn klein. Hieruit ontspringen de capillairen die de lobuli ingaan. Met HE-kleuring zie je het breinzand als donkere vlekken. Dit breinzand kenmerkt de pijnappelklier. De meest voorkomende cellen in de pijnappelklier zijn de pinealocyten. Ook zijn gliacellen en fibroblasten te herkennen.

Het parenchym van de bijschildklier bestaat uit platen cellen met capillairen en bindweefsel ertussen. Er zijn voornamelijk chief cells te vinden, maar ook oxyfiele cellen. De oxyfiele cellen zijn veel groter maar hebben een kleinere kern. Ze liggen in kleine groepen tussen de massa chief cells. Hoe ouder de persoon, hoe meer oxyfiele cellen er aanwezig zijn. In de schildklier zie je de colloïdholtes (follikels) met daaromheen de folliculaire en parafolliculaire cellen. Het lijkt alsof deze een ring om de follikel vormen.

De bijnierschors is veel donkerder dan de medulla. Vaak is buiten de schors wat adipeus weefsel te vinden. In de medulla zijn relatief grote bloedvaten te vinden. De zona glomerulosa is de buitenste laag van de schors. Hierin liggen de relatief kleinere cellen. De zona fasciculata heeft strengen en clusters van cellen. De cellen van de zona fasciculata bevatten veel meer vetdruppels dan die van de andere lagen. De cellen in de buitenste lagen zijn groter dan in de binnenste lagen. De zona reticulata lijkt erg op de glomerulosa en heeft ook kleine cellen.

De cellen in de medulla van de bijnier liggen in kleine groepjes. Sommige cellen kleuren veel beter aan dan andere door de hoeveelheid eosine in de cel. Omdat ganglioncellen zo groot zijn, is de kern vaak niet te zien in de coupe.

Wat is de histologie van het mannelijke voortplantingssysteem? - Chapter 22

Het mannelijke voortplantingssysteem bestaat uit de testes, de genitale tubuli, de geslachtsklieren en de penis. De testes zorgen voor de spermatogenese en steroïdogenese (productie van androgenen, oftewel geslachtshormonen). Het belangrijkste androgeen is testosteron. Het is essentieel voor de spermatogenese, maar ook voor embryonale ontwikkeling en mannelijk gedrag. Bij het vormen van geslachtscellen (gameten) spelen zowel mitose als meiose een rol.

Een man heeft twee testes, deze liggen in het scrotum onder de lichaamsholtes. Om de testes ligt een spierlaag heen, die gelijk is aan die van de abdominale lichaamswand. De zaadstrengen verbinden de testes met de lichaamswand, de scrotale ligamenten zijn overblijfselen van het guberniculum en verbinden de testes met het scrotum. In de zevende week van de embryonale ontwikkeling wordt het geslacht bepaald door het SRY-gen op het Y-chromosoom. Als dit gen wél aanwezig is ontwikkelen zich testes, bij afwezigheid ontwikkelen zich ovaria. Het SRY-gen is een master-gen dat andere chromosomen tot de ontwikkeling van mannelijke geslachtsorganen aanzet. Dit gaat met TDF (Testis Determining Factor), een speciale transcriptiefactor. Naast SRY zijn ook het WT-1-gen, SOX-gen, AMH-gen SF-1-gen en DAX-1-gen belangrijk voor de ontwikkeling van het urogenitale stelsel.

De testes ontwikkelen zich retroperitoneaal bij de posterior lichaamswand. Ze bestaan uit intermediair mesoderm (Leydigcellen en in de tubulus myoïdcellen), mesodermaal epitheel (Sertolicellen) en primordiale geslachtscellen. Laatstgenoemde migreren vanuit de dooierzak in de geslachtsorganen en differentiëren daar tot spermatogonia. Door deze migratie prolifereren de cellen van de urogenitale groeve en de mesotheelcellen zich tot primaire geslachtsdraden. Deze bestaan in eerste instantie uit primordiale geslachtscellen, pre-Sertollicellen en myoïdcellen. Later differentiëren de geslachtsdraden zich tot de seminifereuze draden, waar de seminifereuze tubuli, tubuli recti en rete testis uit ontstaan.

In de eerste fase van de ontwikkeling van de gonaden is er geen verschil tussen de geslachten. De primordia van de gonaden vormen zich op de urogenitale groeve. Door het SRY-gen ontwikkelen zich Sertolli en Leydigcellen, de laatste produceren testosteron. Hierdoor ontwikkelt de geslachtsloze primordiale gonade zich in een testis. Ook zorgt testosteron voor de verdere ontwikkeling van de buis van Wolff dat de genitale buizen zal vormen. De Sertolicellen produceren MIF (Müller-inhibiting factor) waardoor de buis van Müller zich niet verder ontwikkelt en er geen vrouwelijk geslachtssysteem wordt aangelegd. Dihydrotestosteron (DHT) ontstaat uit testosteron en zorgt voor de ontwikkeling van de externe genitaliën. Als er geen DHT aanwezig is, ontstaan er vrouwelijke externe genitaliën. Testosteron, MIF en DHT zijn dus bepalend voor het hormonale geslacht.

Rond de 26e week dalen de testis in naar het scrotum. Dit komt voornamelijk doordat de abdominale holte groter wordt en het guberniculum, dat de testis met het scrotum verbindt, door testosteron wordt ingekort. Bij het afdalen passeert de testis het inguinale kanaal dat de abdominale holte met het scrotum verbindt. Bij het afdalen worden alle vaten en zenuwen meegenomen. In 30% van de neonaten zijn de testes niet goed ingedaald. Ook wordt een verlengd deel van het abdominale peritoneum meegenomen, dit heet de tunica vaginalis en bedekt het anterolaterale oppervlak van de testes. In het scrotum is de temperatuur 2 tot 3 graden lager dan in de rest van het lichaam, dit is essentieel voor de spermatogenese. Als de testes niet in het scrotum liggen, worden er wel hormonen maar geen sperma geproduceerd.

Elke testis krijgt bloed van een a. testicularis, die direct uit de abdominale aorta ontspringt. In en rond de testis wordt de arterie omringd door de pampiniforme plexus, die de veneuze afvoer van de testis regelt. Deze plexus zorgt ervoor dat het bloed in de arterie afkoelt alvorens het de testis binnenkomt, een proces met de naam countercurrent heat exchange mechanism. Daarnaast reageert de m. cremaster op temperatuurverschillen. Deze spier beweegt de testes bij koude dichter naar het lichaam toe en bij warmte verder van het lichaam af. Bij koude ontstaat ook vasoconstrictie van de m.dartos, waarop de testes inkrimpen.

Over een testis ligt een dikke laag bindweefsel, de tunica albigunea. De binnenste laag hiervan heet de tunica vasculosa en bevat de vaten van de testis. Het bindweefsel straalt de testes binnen en vormt 250, niet goed gescheiden, lobuli. Op het posterior oppervlak vormt de tunica albigunea het mediastinum van de testis, hier gaan de vaten en kanalen van de testis doorheen. Elke lobulus bestaat uit één tot vier seminifereuze tubuli waar spermacellen worden geproduceerd. Om de tubuli ligt bindweefsel heen, waar zich Leydigcellen bevinden. De tubuli zijn bijzonder lang en liggen in een loop gekronkeld in de lobulus. De uiteindes zijn recht en lopen naar het mediastinum. Dit deel heet de tubulus rectus en staat in verbinding met de rete testis. De rete testis is het systeem van kanalen in het mediastinum.

Elke seminifereuze tubulus is rond de 50 cm lang en bestaat voornamelijk uit Sertolicellen en cellen voor de spermatogenese. Sertolicellen zijn kubusvormige cellen, zorgen voor de organisatie van de tubuli en bestrijken de wanden. Spermatogenese cellen repliceren veel en differentiëren in sperma. Ze ontstaan uit de primordiale geslachtscellen die vanuit de dooierzak in de testis migreerden. De minst volwassen spermatogenese cellen heten spermatogonia en liggen op het basaal membraan, de meest volwassen heten spermatiden. Zij liggen aan de apicale kant van de Sertolicellen en kunnen het lumen van de tubuli in. Om de tubuli heen ligt de tunica (lamina) propria. Deze bestaat uit drie tot vijf lagen myoïdcellen en collageenvezels en lijkt daardoor op glad spierweefsel. Tevens bevat de tunica propria Leydigcellen en bloedvaten. Door ritmische contracties van de tunica propria worden de spermatozoa en testisvloeistof door de tubuli naar de genitale tubuli vervoerd. Als de leeftijd toeneemt, wordt de lamina propria dikker en neemt de spermaproductie af.

Het functioneren van de testis is afhankelijk van endo- en paracriene stoffen. De belangrijkste endocriene stof is testosteron, dit wordt voor het grootste deel door de testis gemaakt. Testosteron is essentieel voor de spermatogenese. Het remmen van de testosteronproductie is dus een mogelijkheid voor anticonceptie, al werkt dit niet altijd. Testosteron heeft meerdere functies:

• Differentiatie van het centrale zenuwstelsel en de genitaliën

• Groei en onderhoud van de secundaire geslachtskenmerken

• Groei en onderhoud van de externe genitalia, geslachtsklieren en –kanalen

• Anabole en metabole processen, zoals skeletgroei en nierfunctie

• Gedrag en libido

De activiteit van de testes wordt geregeld door de hypothalamus, de anterior hypofyse en de gonadale cellen. De anterior hypofyse produceert LH, FSH en PRL. LH stimuleert de synthese van testosteron en in combinatie met PRL zorgt het voor meer steroïdogenese in de Leydigcellen. FSH is belangrijk voor de spermatogenese.

Leydigcellen zijn grote, eosinofiele cellen. Ze bevatten vetdruppels en vaak ook cytoplasmatische kristallen, de kristallen van Reinke. Leydigcellen produceren en secreteren testosteron vanaf de vroeg foetale periode. In de verschillende levensfases heeft het testosteron een andere functie. In het embryo is testosteron nodig voor de ontwikkeling van de gonaden. Tijdens de puberteit is testosteron nodig voor het initiëren van de spermaproductie en de secretie door de geslachtsklieren. Daarnaast is het nodig voor de ontwikkeling van de secundaire geslachtskenmerken. In het volwassen leven is testosteron nodig om de spermatogenese op gang te houden en de secundaire geslachtskenmerken, -kanalen en -klieren te onderhouden. De Leydigcellen zijn na vroege foetale periode een periode inactief. Tijdens de puberteit worden ze gereactiveerd door gonadotrofen, hierna blijven ze actief. Tumoren in de Leydigcellen leiden tot een vroege puberteit en bij volwassen mannen tot ontwikkeling van vrouwelijke geslachtsorganen en/of borsten.

Figuur 22.9 op bladzijde 794 van Ross toont de fases van de spermatogenese. Alleen in de spermatogonia van het type A-dark zijn de cellen volledig van elkaar gescheiden, in de volgende deling blijft het cytoplasma van de cellen aan elkaar vastzitten. Er zitten dus intercellulaire bruggen tussen de cellen, terwijl deze mitotische en meiotische delingen ondergaan. De cellen splitsen als ze door het seminifereuze epitheel heen zijn. Hierbij laten ze een lichaampje achter, de lichaampjes zijn nog wel met elkaar verbonden en worden gefagocyteerd door Sertolicellen.

Doordat de spermatogonia aan elkaar vastzitten, vormen ze groepjes van cellen die in dezelfde fase zitten. Omdat de lengte van elke fase vaststaat, verloopt de ontwikkeling synchroon. De spermatogenese is een cyclisch proces, elke ontwikkeling van de groep is een stadium van deze cyclus. De cyclus heet de cyclus van het seminifereuze epitheel. De cyclus kent zes stadia en duurt ongeveer 16 dagen. De spermatogenese van stamcel tot spermatogonium duurt meer dan één cyclus, namelijk 74 dagen. Omdat op hetzelfde moment meerdere groepen in verschillende stadia zitten én er meerdere plaatsen zijn waar sperma wordt geproduceerd, wordt er elke dag sperma gevormd (en niet om de 74 dagen). In de meeste zoogdieren is er een patroon van de verschillende stages in het epitheel van het seminifereuze epitheel, maar bij de man is zo'n patroon niet te vinden. Bij de man zijn de groepjes naar het lijkt willekeurig verdeeld.

Sertolicellen zijn kolomvormige epitheelcellen die op de basale lamina van het seminifereuze epitheel liggen. In feite vormen zij het echte epitheel van de seminifereuze tubuli. De nucleus van een Sertolicel is euchromatisch en is meestal ovaal of driehoekig. Bij de man bevinden zich 'inclusion bodies' in het cytoplasma, deze zijn waarschijnlijk bij het vettransport betrokken. De Sertolicellen staan in verbinding via unieke junctionele complexen. Dit complex bestaat uit een grote zonula occludens (tight junction), maar ook uit een cisterna van sER en bundels van actinefilament. De Sertolicellen zijn op een soortgelijke manier aan de spermatiden verbonden. Het verschil is dat er bij de spermatiden geen tight junctions aanwezig zijn. Tevens zitten de actinefilamenten en het sER alleen aan de kant van de Sertolicellen.

Door het complex van de Sertolicellen ontstaan er twee compartimenten: een basaal epitheelcompartiment en een lumen. In het basale compartiment liggen de primaire spermatocyten. Hoe volwassener deze worden, hoe dichter ze bij het lumen komen. Voor de differentiatie en de meiose moeten spermatocyten in het lumen zijn, dus moeten ze door de junction. De Sertolicellen helpen waarschijnlijk bij de differentiatie en heten daarom de 'supporting cells'. Sertolicellen helpen ook met het schoonhouden van het lumen: ze fagocyteren de achtergebleven lichaampjes van de spermatozoa en cellen die niet goed differentiëren.

Sertolicellen vormen de bloed-testisbarrière. Deze barrière zorgt ervoor dat de seminifereuze tubuli en de genitale tubuli een andere samenstelling hebben dan het bloed en de lymfevaten. Het belangrijkste verschil is dat de tubuli en kanalen geen plasma eiwitten of antilichamen bevatten. Omdat de spermatogonia haploïd zijn worden ze als vreemd lichaam gezien, zonder aanwezigheid van de bloed-testisbarrière zouden ze dus worden aangevallen door het afweersysteem. Het lumen bevat wel veel ABP, wat door de Sertolicellen wordt geproduceerd. Dit ABP zorgt ervoor dat testosteron en DHT in het lumen een hoge concentratie bereiken, wat de spermatogenese bevordert.

Sertolicellen produceren de vloeistof binnen het lumen, maar zoals gezegd ook ABP. Daarnaast secreteren ze endocriene stoffen, waaronder inhibine. Dit remt de secretie van FSH in de anterior hypofyse. Naast verschillende eiwitten produceren Sertolicellen ook glycoproteïnes die als groeifactor of paracriene factor werken, zoals MIF (Müller-inhibiting factor). Aan het einde van een seminifereuze tubulus bevindt zich een tubulus rectus. Dit is een korte tubulus die alleen door Sertolicellen is omringd en uitkomt in de rete testis.

De genitale tubuli ontwikkelen zich uit de buis van Wolff en de mesonefritische tubuli. Dit wordt gestimuleerd door testosteron uit de ontwikkelende Leydigcellen. De mesonefritische tubuli ontwikkelen zich tot de kanalen van de epididymis (bijbal). Een ander deel van de mesonefritische tubuli ontwikkelt zich tot de ductuli efferentes (enkelvoud: ductus efferens) die de rete testis met de epididymis verbinden. Ook de ductus ejaculatorius en de vesicula seminalis ontstaan uit de mesonefritische tubuli.

De ductuli efferentes hebben pseudomeerlagig kolomepitheel. Hiertussen bevinden zich stamcellen. Ook zijn er cellen met microvilli aanwezig en cellen die de vloeistof van de seminifereuze tubuli grotendeels resorberen. De ductuli efferentes bestaan uit zes tot tien kolommen die alle in een kanaal van de epididymis uitmonden. De beweging van de vloeistof wordt geregeld door de microvilli en een spierlaag die om de ductuli heen ligt.

In de kop van de epididymis bevinden zich de ductuli efferentes, in de romp en de staart de ductuli van de epididymis. In de epididymis leert de spermacel hoe te zwemmen en hoe te bevruchten. De spermacel wordt vruchtbaar door een oppervlakte-decapacitatie-factor. Eenmaal aangekomen in de vrouwelijke geslachtskanalen, vindt capacitatie plaats waardoor bevruchting kan plaatsvinden. Door veranderingen die in de epididymis plaatsvinden, kan sperma zich uiteindelijk binden aan de zona pellucida van het ei.

De tubuli in de epididymis bestaan uit pseudomeerlagig kolomepitheel, voornamelijk 'principal cells' met stereocilia (speciale microvilli) en kleine basale cellen. Ook zijn er lymfocyten te vinden, deze heten 'halo cells'. De meeste vloeistof van de Sertolicellen wordt geresorbeerd in het proximale deel van de epididymis, hier worden ook resterende lichaampje opgeruimd. De principal cells secreteren stoffen die helpen bij het volwassen worden van het sperma. Het spierweefsel in de epididymis neemt van kop naar staart toe: het begint met een circulaire laag en hier komen 2 longitudinale lagen bij. In de kop en de romp zijn er veel peristaltische bewegingen, de staart dient meer als reservoir. Bij ejaculatie trekken de drie spierlagen samen en duwen ze het sperma in de ductus efferens.

De ductus deferens is het langste deel van de genitale tubulus en komt uit de staart van de epididymis. Het stijgt langs de posterior wand van de testis op en gaat het abdomen binnen als een component van de spermatische draad, via het inguinale kanaal. Hier gaan ook kleine arteriën en de m. cremaster doorheen. Ter hoogte van de blaas vormt de ductus deferens de ampulla van de ductus deferens. Deze ampulla heeft een secretoire functie en is verbonden met de ductus van de vesicula seminalis. Samen gaan ze door de prostaat naar de urethra, hier vormen ze de ductus ejucularis. Deze lijkt erg op de tubulus in de epididymis maar is veel minder glad en bevat geen spierweefsel.

Wat is de histologie van het vrouwelijk voortplantingssysteem? - Chapter 23

Het vrouwelijke voortplantingssysteem bestaat enerzijds uit de interne geslachtsorganen, gelegen in de pelvis. Anderzijds uit de externe genitale structuren, gelegen in de vulva. De geslachtsorganen zijn de ovaria (eierstokken, enkelvoud: ovarium), tubae uterinae (eileiders, enkelvoud: tuba uterina), uterus (baarmoeder) en vagina. De externe genitaliën zijn de mons pubis, de labia majora en labia minora (binnenste en buitenste schaamlippen), de clitoris, de vestibule, de opening van de vagina, hey hymen en de externe urethrale opening. Van de puberteit tot de menopauze veranderen de ovaria, tuba uterina en uterus door de menstruele cyclus.

Orgaanverandering tijdens zwangerschap

Ook tijdens de zwangerschap ondervinden deze organen veranderingen. Deze worden veroorzaakt door hormonen. De eerste menstruatie noemen we de menarche, dit is meestal tussen de 9 en 14 jaar. De menarche is het begin van de periode dat een vrouw zich voort kan planten. Hierna zijn er regelmatige menstruele cycli tot een leeftijd tussen de 45-55 jaar. Dan worden de cycli onregelmatig, waarna ze geheel verdwijnen. Deze periode van veranderingen noemen we de menopauze of de overgang. Hierna produceren de ovaria geen oöcyten meer en neemt ook de activiteit van de andere organen af. De ovaria produceren gameten (oögenese) en steroïde hormonen. Ontwikkelende vrouwelijke gameten heten oöcyten, volwassen vrouwelijke gameten heten ova. De hormonen die de ovaria produceren zijn oestrogenen en progestagenen. Oestrogenen zorgen voor de groei en ontwikkeling van de (interne en externe) geslachtsorganen en (vrouwelijke) geslachtskenmerken.

Progestagenen bereiden de interne geslachtsorganen voor op zwangerschap en zorgen voor de lactatie (borstvoeding) na de zwangerschap. Beide hormonen spelen een rol in de menstruele cyclus.

Bij een vrouw die nog geen kind heeft gekregen (nullipara) zijn de ovaria gepaarde, kleine structuren. Via het mesovarium zitten ze vast aan het ligamentum latum. De superior pool van het ovarium zit aan de pelviswand vast door middel van het ligamentum suspensorium, hier lopen ook de vaten en zenuwen doorheen. Het ligamentum ovaria, een overblijfsel van het guberniculum, verbindt de inferior pool van het ovarium met de uterus. Voor de puberteit is het oppervlak van de ovaria glad, maar door de cycli vormt zich veel littekenweefsel op deze organen. Na de menopauze zijn de ovaria veel kleiner dan voor de menopauze. De ovaria bestaan uit een medulla en een cortex. De medulla ligt centraal en bevat de vaten en zenuwen. De cortex ligt perifeer en bevat de ovariële follikels. De scheiding tussen medulla en cortex is moeilijk te zien.

Ovaria

Het oppervlak van de ovaria bestaat uit kubus en plaveiselcellen. Het heet het germinale epitheel en gaat over in het mesotheel van het mesovarium. Men dacht dat de primordiale geslachtscellen in het germinale epitheel ontstonden, maar deze blijken te migreren vanuit de dooierzak. Tussen het germinale epitheel en de cortex ligt een laag straf bindweefsel: de tunica albigunea. In het stroma van de cortex ontstaan follikels, elk met één oöcyt. De grote van de follikel geeft aan hoe ver deze is ontwikkeld. De oöcyten zijn na de geboorte bevroren in de eerste meiose, in de puberteit ontwikkelen de follikels in kleine groepjes. De eerste ovulatie is meer dan een jaar na de menarche. Daarna wordt een cyclisch patroon van ontwikkeling en ovulatie aangehouden. Normaal gesproken ontwikkelt slechts één oöcyt zich volledig tijdens een cyclus. Mochten er toch meerdere oöcyten volwassen worden, zou dat kunnen leiden tot meerlingen. De meeste primaire oöcyten worden overigens nooit volwassen. De apoptose van oöcyten begint al voor de geboorte, in de foetale periode gaat 80% van de oöcyten alweer verloren.

De ovaria krijgen bloed via de a. ovaria en a. uterina. De arteria ovaria is een vertakking van de abdominale aorta en is de primaire bloedstroom voor de ovaria en tuba uterina. Er is veel anastomose met de ovariële takken van de a. uterina. Deze arterie komt van de a. iliaca communis. Vanuit de anastomose komen vrij grote vaten de hilus van de ovaria in, deze vaten heten de spiraalarteriën. De venen van de ovaria vormen een pampiniforme plexus in de hilus, hier komt de v. ovaria in uit. Om alle grote ontwikkelende follikels en de corpora lutea (gele lichamen, enkelvoud: corpus luteum) zitten lymfevaten heen, deze bevinden zich in de theca interna.

De innervatie van de ovaria is via de autonome ovariële plexus. Deze bevat zowel sympathische als parasympatische vezels. De zenuwvezels komen niet door de basale lamina van de follikels heen. De sensorische vezels komen uit bij de dorsale ganglia van L1. Het is vooral belangrijk om te weten welke hormonen er worden geproduceerd in de verschillende fases. De follikels beginnen als primordiale follikels en eindigen als Graafs follikel. Primordiale follikels komen al in de derde foetale maand voor en bevinden zich net onder de tunica albigunea. Een dunne laag plaveiselcellen, follikelcellen genaamd, omringt de oöcyt. Hieromheen ligt nog een basale lamina. De follikels liggen dicht tegen elkaar aan. Een primordiaal follikel groeit tot een primair follikel. Dit secreteert speciale eiwitten die de zona pellucida vormen, welke zich tussen de oöcyt en de follikelcellen in bevindt. De follikelcellen delen snel en vormen de membrana granulosa. Tussen de granulosacellen ontstaan grote gap junctions. Extern van de basale lamina ontstaat een laag bindweefsel, die bestaat uit stromale cellen. Hieruit ontwikkelt de theca interna waar de LH-receptoren zich bevinden. Als reactie op LH worden stoffen geproduceerd, die op hun beurt de oestrogeenproductie verder stimuleren.

Follikel

In de primaire follikel rijpen de oöcyten, waarna ze door microvilli worden beschermd tegen de omringende granulosacellen. Deze granulosacellen groeien naar de oöcyt toe en oefenen hierop invloed uit. Als het follikel zich verder ontwikkelt, verplaatst het zich richting de medulla. De groei van het follikel wordt gestimuleerd door FSH, groeifactoren en Ca2+-ionen. FSH zorgt voor de proliferatie van granulosacellen. Als het aantal granulosacellen genoeg is toegenomen, secreteren de cellen vloeistof. De met vloeistof gevulde ruimtes die hierdoor ontstaan smelten samen tot het antrum, wat kenmerkend is voor een secundair follikel. OMI (Oocyte Maturation Inhibitor) zorgt ervoor dat de oöcyt niet verder groeit. De granulosacellen rond de oöcyt vormen een berg (cumulus oophorus). Deze berg sluit de oöcyt in, de cellen die de oöcyt direct omringen heten de corona radiata. Deze cellen hebben microvilli die door de zona pellucida contact maken met de microvilli van de oöcyt.

Het volwassen follikel heet een Graafs follikel en heeft een diameter van meer dan 10 mm. Deze omvang veroorzaakt een bobbel in het ovarium. De laag granulosacellen wordt dunner naarmate het antrum groter wordt. Hierdoor nemen de ruimtes tussen de granulosacellen toe en worden de oöcyt en cumulus langzaam losgemaakt van de omringende cellen. De theca interna en theca externa worden groter en secreteren onder invloed van LH oestrogenen. Na de LH piek die 24 uur voor de ovulatie plaatsvindt produceren de theca geen oestrogenen meer, ook wordt de proliferatie van de granulosacellen geremd. De LH-piek zorgt er ook voor dat de eerste meiose van de oöcyt verdergaat. Daarna ondergaan de granulosacellen en theca luteïnisatie, waardoor ze progesteron produceren. De ovulatie is een, door hormonen geregeld, proces waarbij de secundaire oöcyt uit het Graafs follikel komt. Al in de eerste dagen van de cyclus wordt bepaald welke van de ontwikkelde oöcyten zal ovuleren. Het losraken van de oöcyt wordt geregeld door een aantal factoren:

• Toename van het volume en de druk van de vloeistof binnen het follikel

• Enzymatische proteolyse van de follikelwand

• Hormonaal geregelde herpositionering van het cumuluscomplex en het stratum granulosum

• Contractie van gladde spiercellen in de theca externa

Vlak voor de ovulatie stopt de bloedflow in het gedeelte van het ovarium waar het follikel in uitstulpt. Dit deel, de macula pellucida genaamd, droogt uit en scheurt, net als het follikel. De oöcyt, met de corona radiata en de cumulus, komt vrij en belandt in de fimbriae. Deze liggen ten tijde van de ovulatie zeer dicht op de ovaria. Vanuit de fimbriae wordt het cumuluscomplex in de tuba uterina geveegd. Hier blijft de oöcyt 24 uur intact, daarna begint afbraak van de oöcyt in de tuba. Oöcyten die niet in de tuba terecht komen worden meestal in het peritoneum afgebroken, maar soms vindt er bevruchting plaats. Als een bevruchte eicel niet (zoals normaal gesproken) in de uterus terecht komt, spreken we van een buitenbaarmoederlijke zwangerschap (EUG). Als er meerdere secundaire oöcyten in de tuba worden vrijgelaten, bestaat er een kans op een meerling.

Na de eerste meiotische deling ontvangen beide dochtercellen evenveel chromatine, maar één dochtercel ontvangt veel meer cytoplasma. Dit wordt de secundaire oöcyt. De dochtercel met een minimale hoeveelheid cytoplasma wordt het eerste polaire lichaam. De secundaire oöcyt begint met de tweede meiotische deling maar stopt in de metafase. Pas als de zona pellucida is gepenetreerd door een spermatozoön gaat de tweede meiose verder. Bij bevruchting wordt zo een volwassen ovum (eicel) gecreëerd met een kern met 23 chromosomen. Ook ontstaat er een tweede polaire lichaam. Meestal is het eerste polaire lichaam bij de bevruchting al verdwenen.

Na de ovulatie klapt het follikel in en vormt het 'corpus luteum'. Door bloeding van de capillairen in de theca interna ten gevolg van de ovulatie komt er bloed in het lumen van het gele lichaam. We noemen het nu een corpus hemorrhagicum. Bindweefsel uit de voormalige stroma groeit hier steeds dichter in. Granulosacellen en de theca interna ondergaan luteïnisatie, waarbij ze groter worden en vetdruppels opnemen. De luteïnecellen van de granulosa zijn groter dan luteïnecellen van de theca. In het corpus luteum ontstaat uit de theca interna een groot vaatnetwerk. Hieraan worden oestrogenen en progesteron afgegeven. Deze hormonen bereiden het endometrium, de binnenkant van de uterus, voor op innesteling van de zygote als er bevruchting plaatsvindt.

Als er geen bevruchting en innesteling plaatsvindt, wordt het corpus luteum na 14 dagen inactief. We noemen het dan een corpus luteum van de menstruatie. De inactivatie komt door de afwezigheid van hCG, wat door een ingenestelde zygote zou worden geproduceerd. Na afloop van een zwangerschap vindt het dus ook plaats. Het corpus luteum wordt kleiner en gevuld met vet, uiteindelijk vormt het een wit litteken: het corpus albicans. Dit komt diep in de cortex te liggen of is na een aantal maanden weer verdwenen.

Tubae uterinae (eileiders)

De tubae uterinae (eileiders) zijn twee tubuli die aan twee kanten van de uterus naar de ovaria lopen. Ze begeleiden het ovum van ovarium naar uterus en zorgen voor een omgeving waar bevruchting kan plaatsvinden. Ook vindt de eerste ontwikkeling van de eventuele zygote hier plaats. De opening van de tuba aan de kant van het ovarium opent in de peritoneaalholte. Elke tuba is 10-12 cm lang en bestaat uit vier onderdelen:

• Het infundibulum is de kant van het ovarium, vanaf de mond lopen de fimbriae naar het ovarium

• De ampulla is het langste deel van de tuba, hier vindt de eventuele bevruchting plaats

• De isthmus is een dun deel dat de ampulla met de uterus verbindt

• Het uterine of intramurale deel ligt in de uteruswand en opent in de uterusholte

De wand van de tuba uterina bestaat uit drie lagen. De serosa is de buitenste laag van de tuba uterina en bestaat uit mesotheel en een dunne laag bindweefsel. De muscularis bestaat uit een dikke circulaire en een dunne longitudinale laag. De mucosa is de binnenste laag, hier zitten vouwen die in het lumen projecteren. Deze vouwen zijn vooral in de ampulla terug te vinden. Het epitheel is enkel kolomepitheel. De meeste cellen in de mucosa bevatten microvilli en hebben dus cilia (trilhaartjes, enkelvoud: cilium). De microvilli zorgen voor een 'wave' richting de uterus. De cellen zonder cilia zijn secretoir en voeden het ovum. Tijdens de folliculaire fase van de cyclus ondervinden de epitheelcellen hypertrofie, tijdens de luteale fase juist atrofie. Dit komt voornamelijk door oestrogenen (stimuleren de aanmaak van microvilli) en progestagenen (doen het aantal secretoire cellen toenemen).

Vlak voor de ovulatie bewegen de fimbriae naar het ovarium toe en zoeken ze de plek waar de scheuring zal plaatsvinden. Na het vrijkomen van de oöcyt vegen de cellen (met cilia) de oöcyt van het infundibulum naar de ampulla, waarmee ze voorkomen dat de oöcyt in de peritoneaalholte terecht komt. In de tuba uterina gaat het transport via peristaltische bewegingen, maar ook de microvilli dragen hieraan bij. Hoe spermacellen precies worden verplaatst, is onbekend omdat deze veel sneller bewegen. Het ovum blijft ongeveer drie dagen in de tuba, maar is slechts één dag vruchtbaar.