Lockeres Bindegewebe

Fibroblasten

Fibroblasten sind der zahlreichste Zelltyp im lockeren Bindegewebe. Sie produzieren beide Fasertypen und die komplexen Kohlenhydrate der Grundsubstanz.

Meistens sind nach der Hämatoxylin-Eosin-Färbung (HE-Färbung) nur die Zellkerne sichtbar, die verdichtet, länglich und scheibenartig aussehen. Das Kernkörperchen (Nucleolus) kann manchmal gut erkennbar sein.

Das Zytoplasma besteht aus dünnen, blass gefärbten und abgeflachten Fortsätzen, die in die Matrix herausragen. Fibroblasten befinden sich in der Nähe der Kollagenfasern, wodurch man das Zytoplasma nicht klar abgrenzen kann.

Während der Wundheilung oder beim aktiven Wachstum werden Fibroblasten aktiviert und produzieren die EZM. Ihre Zellkerne sind groß mit einem prominenten Nucleolus. Das Zytoplasma ist umfangreicher und stellt sich wegen der erhöhten Menge an rauem endoplasmatischem Retikulum (rER) und einem prominenten Golgi-Apparat basophil dar. Myofibroblasten sind ein spezifischer Typ von aktivierten Fibroblasten, die in Verbindung mit der Wundheilung stehen.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen typischen Eigenschaften von aktivierten Fibroblasten weisen sie Eigenschaften von glatten Muskelzellen unter einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) auf. Zu diesen Eigenschaften gehören Bündel von longitudinalen Aktinfilamenten und dense bodies im Zytoplasma. Der Zellkern erscheint ebenfalls gewellt.

Die zytoplasmatischen Fortsätze von verschiedenen Myofibroblasten können miteinander in Kontakt treten. Diese Kontaktstellen enthalten Gap junctions für die interzelluläre Kommunikation. Mithilfe der Eigenschaften von glatten Muskelzellen können Myofibroblasten die EZM verankern, sie festigen und ihre Kontraktionen durch die EZM während der Wundkontraktion übertragen.

Makrophagen

Gewebeständige bzw. sessile Makrophagen (Histiozyten) stammen von Monozyten ab, die nach der Migration ins Bindegewebe heranreifen. Mobile Makrophagen wandern als Reaktion auf eine Gewebsverletzung und Inflammation ins Bindegewebe ein.

Makrophagen zählen zu den Phagozyten und beschützen das lockere Bindegewebe, indem sie potentielle Pathogene und Zelldebris aufnehmen. Anschließend können sie das adaptive Immunsystem aktivieren, indem sie Zytokine ausschütten und Antigene präsentieren, wenn dies nötig ist.

In der Lichtmikroskopie erkennt man sie meistens an dem aufgenommenen Material im Zytoplasma nach der Phagozytose. Ihr Zellkern ist nierenförmig. Lysosomen sind reichlich vorhanden und können mithilfe einer Färbung für die Aktivität der sauren Phosphatase sichtbar gemacht werden.

Die Ultrastruktur von Makrophagen, die man in der TEM erkennt, weist zusätzliche Eigenschaften auf. Die zytoplasmatische Oberfläche ist gefaltet und hat viele fingerartige Fortsätze, die Pseudopodien genannt werden. Das Heterochromatin ist um die Kernhülle angeordnet. Andere sichtbare Bestandteile sind endozytotische Vesikel, Phagolysosomen, Residualkörperchen, das ER und der Golgi-Apparat.

Mastzellen

Mastzellen entstehen aus hämatopoetischen Stammzellen im Knochenmark. Sie wandern als agranuläre und unreife Zellen durch den peripheren Kreislauf. Sie reifen heran, wenn sie in das Bindegewebe einwandern und ihre charakteristischen Granula entwickeln. Auf ihrer Oberfläche werden Fc-Rezeptoren mit einer hohen Affinität exprimiert, an die sich IgE-Antikörper binden und aggregieren können.

Dies löst eine Degranulation der Mastzellen aus, die mit einer Exozytose des Granulainhalts einhergeht mit Substanzen wie Histaminen, Serinproteasen, chemischen Lockstoffen (Chemokine), Leukotrienen und Interleukinen. Diese vasoaktiven Mediatoren sind wichtig, um eine Immunantwort in Gang zu setzen, sie können aber auch die typischen Symptome einer allergischen Reaktion auslösen.

Mastzellen sind im Bindegewebe des ganzen Körpers verteilt mit Ausnahme des Gehirns und des Rückenmarks.

Sie sind groß und eiförmig und haben einen runden Zellkern. Das Zytoplasma ist mit basophilen Granula zusammen mit geringen Mengen von rER, Mitochondrien und einem Golgi-Apparat gefüllt.

Die Granula werden nach der Fixation mit Glutaraldehyd durch eine Färbung mit basischen Farbstoffen wie Toluidinblau sichtbar. Sie erscheinen in der TEM membrangebunden.

Adipozyten

Adipozyten sind spezialisierte Zellen, die mit der Zeit Fett in Form von Triglyzeriden in ihrem Zytoplasma ansammeln.

Sie sind im lockeren Bindegewebe ortsständig, entweder einzeln oder in kleinen Gruppen. Immer, wenn sie sich in großer Zahl anhäufen, bilden sie einen spezialisierten Typ von Bindegewebe namens Fettgewebe. Das gespeicherte Fett ist ein entscheidender Energiespeicher.

Diese Zellen haben auch eine endokrine Funktion bei der Regulation des Energiestoffwechsels.

Fettgewebe kann in zwei Typen eingeteilt werden: braunes und weißes Fettgewebe. Braunes Fettgewebe kommt während der fetalen Periode vor, wird aber in den ersten 10 Lebensjahren abgebaut.

Weißes Fettgewebe (WAT für white adipose tissue) ist der vorherrschende Typ bei Erwachsenen. Es bildet eine Schicht innerhalb des lockeren Bindegewebes, das sogenannte Subkutangewebe. Von außen befindet sich diese subkutane Schicht unter der Haut und isoliert den Körper gegen Kälte. Im Körperinneren umkleidet es Organe und peritoneale Strukturen.

Adipozyten sind große und meistens runde Zellen, die einen einzigen großen Fetttropfen im Zentrum ihres Zytoplasmas haben. Diese Fettmasse drückt den Zellkern zusammen, macht ihn flach und drängt ihn zur Seite, sodass sie wie ein Siegelring in der HE-Färbung erscheinen.

Das Zytoplasma ist auf einen dünnen Streifen im Randbereich geschrumpft. Das Fettgewebe erscheint wie ein Netz aus blass gefärbten Vielecken, die durch dünne Fäden aus Zytoplasma und EZM verbunden sind.

Blutgefäße sind in „Inseln“ zu finden, wo sich viele Adipozyten anhäufen. Adipozyten sind auch von retikulären Fasern umgeben. In der Ultrastruktur dieser Zellen erkennt man Vimentin-Filamente zwischen dem gespeicherten Fett und dem umgebenden Zytoplasma.

Außerdem enhält das perinukleäre Zytoplasma einen kleinen Golgi-Apparat. Glattes ER ist ebenfalls reichlich vorhanden und im Vergleich zum rauen ER gut erkennbar, insbesondere innerhalb des dünnen Zytoplasmarandes um den Fetttropfen herum.

Mesenchymale Stammzellen

Ein besonderer Typ von adulten Stammzellen kommt in lockerem Bindegewebe vor, sogenannte mesenchymale Stammzellen (MSCs). Sie sind zelllinienspezifisch und kommen in einer spezifischen Umgebung vor, die Nische genannt wird. Aus ihnen gehen Fibroblasten und neue Blutgefäße hervor.

Grundsubstanz

Die Grundsubstanz ist ein klares und visköses Gel mit einem hohen Wasseranteil. In der routinemäßigen HE-Färbung ist die Grundsubstanz nicht sichtbar, weil sie während des Aufbereitungsprozesses verloren geht. Sie erscheint wie ein praktisch leerer Hintergrund, der mit Zellen und Fasern gefüllt ist.

Die Grundsubstanz hat den größten Anteil am lockeren Bindegewebe und ist für die flexible Konsistenz dieses Gewebetyps verantwortlich.

Sie besteht aus Proteoglykanen, die sich wiederum aus komplexen Kohlenhydraten zusammensetzen, die Glykosaminoglykane (GAGs) und Glykoproteine genannt werden. GAGs sind lange, unverzweigte Polysaccharidketten, die aus sich wiederholenden Disaccharideinheiten bestehen.

Jede Einheit enthält eine Uronsäure und ein Glucose- oder Galactosederivat. GAGs ziehen aufgrund ihrer äußerst negativen Ladung viele Wassermoleküle an, wodurch die Grundsubstanz eine gelartige Konsistenz annimmt. Es gibt insgesamt sieben Typen von GAGs, von denen das Hyaluronan (Hyaluronsäure) überwiegt.

Es ist auch das längste Glykosaminoglykan und besteht aus Tausenden von Zuckermolekülen. Hyaluronan ist wichtig für die Zusammenstellung von Proteoglykanaggregaten, die dem lockeren Bindegewebe seinen Turgor verleihen und es zu einem hervorragenden Stoßdämpfer machen.

Glykoproteine stellen einen kleinen, aber wichtigen Teil der Grundsubstanz dar. Sie helfen bei der Stabilisierung der EZM, indem sie EZM-Proteine wie GAGs, Kollagene und Proteoglykane binden. Daneben sind sie an der Verknüpfung der EZM an die Zelloberfläche beteiligt. Die zwei wichtigsten Glykoproteine im lockeren Bindegewebe sind Fibronektin (kommt am häufigsten vor) und Fibrillin.

Fibronektin reguliert die Ablagerung und Orientierung der Kollagenfasern in der EZM. Dafür verbindet es sich mit Kollagen selbst, GAGs wie Heparansulfat und Zellmembranrezeptoren wie Integrinen. Fibrillin wird für die Ablagerung von Elastinfasern benötigt, wobei es letztendlich zwischen die Fasern selbst und um sie herum eingebaut wird.  

Retikuläre Fasern

Retikuläre Fasern sind der häufigste Fasertyp im lockeren Bindegewebe. Sie bestehen eigentlich aus Kollagenfibrillen, die sich aus Kollagen Typ III zusammensetzen. Der Grundbaustein dieser Kollagenfibrillen sind Tropokollagenmonomere, die von Fibroblasten synthetisiert werden.

Jedes Monomer besteht aus drei Polypeptidketten, sogenannten α-Ketten, die sich zu einem helikalen Protein vereinigen. Sie polymerisieren longitudinal and transversal in der EZM und bilden Kollagenfibrillen.

Die Kollagenfibrillen in retikulären Fasern sind schmaler und verzweigter, nicht in dicke Fasern gebündelt und haben mehr Zuckergruppen im Vergleich mit dem typischen Kollagen Typ I.

Die Fasern bilden ein filigranes und verzweigtes Netz, das die ortsständigen Zellen des lockeren Bindegewebes unterstützt, und verleihen ihm mechanische Festigkeit. Deshalb kommen diese Netze überwiegend in Bereichen der Wundheilung und Narbenbildung vor, wo von Fibroblasten neue EZM produziert wird. Am Ende dieses Prozesses werden sie durch stärkere Kollagenfasern vom Typ I ersetzt.

Retikuläre Fasern können durch die PAS-Reaktion oder Silberfärbung sichtbar gemacht werden und erscheinen dann schwarz und fadenförmig.

Elastische Fasern

Die Flexibilität des lockeren Bindegewebes ist auch auf die elastischen Fasern zurückzuführen und nicht nur durch den hohen Anteil von Grundsubstanz bedingt.

Es handelt sich um dünne Strukturen, die in einem verzweigten Muster angeordnet sind, um ein 3D-Netz in der EZM zu bilden. Sie sind mit Kollagenfasern verflochten, um zu verhindern, dass sie bei übermäßiger Dehnung reißen.

Der Grundbaustein von elastischen Fasern ist Elastin, dessen Vorläufer Tropoelastin ist und von Fibroblasten synthetisiert wird. Das Enzym Lysylhydroxylase polymerisiert die Monomere in der EZM.

Die Bildung von elastischen Fasern ist auf die Ablagerung von Elastin auf dem Glykoprotein Fibrillin zurückzuführen, was zur Folge hat, dass Fibrillin in die endgültige Version der Fasern eingebaut wird. Solche Fasern kommen in hohen Mengen innerhalb von Strukturen vor, die immer wieder ihre Form ändern müssen wie beispielsweise Blutgefäßwände, die Lunge, die Haut und die Harnblase.

Elastische Fasern erscheinen wie feine Fäden in der EZM. Sie werden durch Eosin angefärbt, wenn auch nicht so einfach, sodass sie nicht problemlos von Kollagenfasern abgegrenzt werden können.

Allerdings haben sie ein gewisses Maß an Lichtbrechung, was ihre Identifizierung erleichtern kann. Alternativ können sie spezifisch mit Farbstoffen wie Orcein bzw. Resorcinfuchsin angefärbt werden.

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