Gewebe Grundtypen

Ein Gewebe ist ein Verband aus Zellen, die eine ähnliche Struktur aufweisen und eine gemeinsame Funktion erfüllen. Man kann sich ein Gewebe wie ein Team von Spezialisten vorstellen, die zusammenarbeiten, um eine bestimmte Aufgabe im Körper zu bewältigen. Es gibt im menschlichen Körper genau vier Grundgewebetypen: Epithel-, Binde-, Muskel- und Nervengewebe. Gewebe können sich an wechselnde Belastungen anpassen: Eine Vergrößerung durch Zellvergrößerung heißt Hypertrophie (z. B. Muskelwachstum), eine Vergrößerung durch Zellvermehrung Hyperplasie (z. B. Tumorgewebe). Umgekehrt spricht man von Atrophie, wenn ein Gewebe durch Abnahme des Zellvolumens (Hypotrophie) oder der Zellzahl (Hypoplasie) schrumpft.

Das Epithelgewebe fungiert als biologische Tapete oder Schutzschild, kann aber je nach Ort auch Stoffe aufnehmen oder abgeben. Es bedeckt innere und äußere Oberflächen und kleidet Hohlräume aus. Man unterteilt es in drei Funktionsgruppen: Oberflächenepithel (Schutz, Resorption, Diffusion), Drüsenepithel (Sekretbildung) und Sinnesepithel (Reizaufnahme, z. B. Netzhaut). Ein wichtiges Merkmal aller Epithelien ist der dichte Zellverband mit minimaler Extrazellulärer Matrix (EZM). Epithelien besitzen keine eigenen Blutgefäße und werden durch Diffusion vom darunterliegenden Bindegewebe ernährt. Sie sind fest mit einer Basalmembran verankert, die mechanischen Halt gibt und die Grenze zum Bindegewebe darstellt. / Nach der Zellschichtung unterscheidet man: einschichtiges Epithel (alle Zellen an der Basalmembran), mehrschichtiges Epithel (nur unterste Zellreihe hat Kontakt) und mehrreihiges Epithel (alle Zellen erreichen die Basalmembran, aber nicht alle die Oberfläche, z. B. Flimmerepithel der Atemwege mit Zilien und Becherzellen). Die Zellform kann platt (Plattenepithel), kubisch (isoprismatisch) oder hochprismatisch (zylindrisch) sein. Einschichtiges Plattenepithel bildet als Mesothel die Auskleidung seröser Häute und als Endothel die Innenschicht von Blut- und Lymphgefäßen. Kubisches Epithel (Nierentubuli, Gallengänge) dient Sekretion und Resorption, hochprismatisches Epithel (Darm) Resorption und Barriere. Eine Sonderform ist das Übergangsepithel (Urothel) der ableitenden Harnwege, das sich an wechselnde Füllungszustände anpasst. Epithelien können verhornt (Haut) oder unverhornt (Mundschleimhaut, Darm) sein.

Drüsenepithel gibt sein Sekret entweder an äußere oder innere Oberflächen (exokrine Drüsen) oder direkt ins Blut (endokrine Drüsen) ab. Exokrine Drüsen werden nach der Art der Sekretion unterschieden: Ekkrine Drüsen (auch merokrin genannt) transportieren das Sekret über Membranproteine hinaus, wobei die Zelle intakt bleibt (z. B. die meisten Schweißdrüsen an Stirn, Handflächen und Fußsohlen). Apokrine Drüsen schnüren einen Teil des Zellplasmas ab und setzen so das Sekret frei (z. B. Duftdrüsen, Milchdrüsen). Holokrine Drüsen zerfallen komplett, und die Zellreste bilden das Sekret (typisch für Talgdrüsen).

Das Bindegewebe wirkt wie ein biologischer Kleber oder ein Stützgerüst. Im Gegensatz zum Epithelgewebe ist hier die Extrazelluläre Matrix (EZM) stark ausgeprägt; die Zellen liegen oft weit verstreut darin. Es entwickelt sich aus dem embryonalen Mesenchym. Zu diesem Grundtyp gehören auch spezialisierte Formen wie das Fettgewebe (Energiespeicher), Knorpel- und Knochengewebe (Stütze) sowie das Blut (Transportgewebe). Die EZM setzt sich aus Fasern und einer gelartigen Grundsubstanz (Proteoglykane, Glykoproteine) zusammen. Man unterscheidet folgende Faserarten: Kollagenfasern (gewellt, kaum dehnbar, häufig in Sehnen und Knorpel), retikuläre Fasern (feine Netze um Kapillaren, in Basalmembranen und um Nierenkanälchen) und elastische Fasern (dehnbar, in herznahen Arterien und elastischen Bändern). / Das Bindegewebe erfüllt viele Aufgaben: mechanische Verbindung, Nährstoffverteilung, Regulation des Wasserhaushalts (weil der Interzellularraum viel Wasser binden kann), Wundheilung (Bildung von Narbengewebe), Immunabwehr und Speicherung (als Fett). Nach dem Anteil an Fasern unterteilt man lockeres und straffes Bindegewebe. Straffes Bindegewebe (kollagenfaserreich) erscheint geflechtartig in der Lederhaut, Sclera und Dura mater, oder parallelfaserig in Sehnen und Aponeurosen. / Fettgewebe wird in weißes Fettgewebe (Energiespeicher, Polsterung, Wärmeisolation) und braunes Fettgewebe (Wärmeerzeugung, beim Erwachsenen selten, v. a. bei Säuglingen und Winterschläfern) gegliedert.

Zu den Stützgeweben zählen Knorpel und Knochen. Knorpelgewebe ist gefäß- und nervenfrei und besteht aus Knorpelzellen (Chondrozyten) und einer wasserreichen EZM (bis 70 %). Es gibt drei Knorpelarten: hyaliner Knorpel (bläulich-milchig, mit vielen kollagenen Fibrillen, kommt in Gelenken, Rippenknorpeln und im Respirationstrakt vor), elastischer Knorpel (gelblich, reich an elastischen Fasernetzen, biegsam, nie verkalkend, in Ohrmuschel und Kehldeckel) und Faserknorpel (bindegewebsartig, viele kollagene Faserbündel, in Bandscheiben). / Knochengewebe bildet mit etwa 206 Knochen das Skelett, das Stütze und Schutz bietet (z. B. Schädelknochen schützt das Gehirn). Im roten Knochenmark werden rote und weiße Blutkörperchen sowie Blutplättchen gebildet. Die wichtigsten Zellen sind Osteoblasten (knochenaufbauend), Osteoklasten (knochenabbauend) und Osteozyten (reife Knochenzellen in der Matrix). Die Knochenmatrix enthält organische Bestandteile (zu 95 % Kollagen Typ I, dazu Proteoglykane) und anorganische Salze (v. a. Calciumphosphat). Der härteste Stoff des menschlichen Körpers ist der Zahnschmelz. / Lange Röhrenknochen bestehen aus zwei Enden (Epiphyse) und einem Schaft (Diaphyse). Die Wachstumszone ist die Epiphysenfuge (zwischen Epi- und Metaphyse). Die äußere Hülle bildet die Knochenhaut (Periost). Nach der Anordnung der Matrix unterscheidet man Geflechtknochen (primäre, unreife Form, später ersetzt; beim Erwachsenen nur in Felsenbein, Gehörknöchelchen, Zahnfächern, Schädelnähten) und Lamellenknochen (reifer Knochen mit parallelen Fibrillen, unterteilt in die äußere Compacta und die innere Spongiosa). In der Markhöhle und den Spongiosaräumen liegt rotes Knochenmark (Blutbildung vor allem in platten Knochen wie Rippen, Brustbein, Wirbeln, Becken, Schädel) oder gelbes Fettmark.

Das Muskelgewebe ist der Motor des Körpers. Seine Zellen sind auf die Kontraktion (Zusammenziehen) spezialisiert, was durch die Proteine Aktin und Myosin ermöglicht wird. Wir unterscheiden drei Arten: Die quergestreifte Skelettmuskulatur (willkürlich steuerbar, z. B. Bizeps), die Herzmuskulatur (unwillkürlich, rhythmisch) und die glatte Muskulatur (unwillkürlich, in Organwänden wie dem Magen). Histologisch wird auch zwischen quergestreifter (Herz- und Skelettmuskel) und glatter Muskulatur unterschieden. Im Vergleich zu normalen Zellen trägt das endoplasmatische Retikulum hier den Namen sarkoplasmatisches Retikulum, das Zytoplasma heißt Sarkoplasma und die Zellmembran wird als Sarkolemm bezeichnet.

Die Skelettmuskulatur ist willentlich steuerbar. Ihre mehreren Zentimeter langen Muskelfasern sind vielkernig und entstehen durch die embryonale Verschmelzung von Hunderten einkerniger Myoblasten zu einem Synzytium. Anders als in Herz- oder glatter Muskulatur liegen die ovalen Zellkerne direkt unter der Zellmembran (peripher). Der gesamte Muskel wird von einer derben Bindegewebshülle, dem Epimysium, umgeben. Von dort ziehen dünne Septen (Perimysium) ins Innere und umhüllen Muskelfaserbündel. Einzelne Muskelfasern werden vom Endomysium umsponnen, das ein Netz aus Kapillaren, Lymphgefäßen und Nervenfasern enthält. Hier sitzen auch die Muskelspindeln, die Dehnungsrezeptoren, die Länge und Längenänderung der Fasern messen. / Die kleinste funktionelle Einheit ist das Sarkomer, ein aus Aktin- und Myosin-Filamenten aufgebauter Abschnitt, dessen charakteristische Anordnung die Querstreifung erzeugt. Die Hierarchie lautet: Viele Sarkomere bilden eine Myofibrille, viele Myofibrillen eine Muskelfaser (mit Endomysium), viele Fasern ein Bündel (mit Perimysium), und viele Bündel den Muskel (mit Epimysium), den wiederum eine Faszie umgibt.

Die aktive Verkürzung beruht auf dem zyklischen Querbrückenzyklus zwischen Myosinköpfen und Aktinfilamenten. Reguliert wird dieser durch die Proteine Troponin und Tropomyosin, die in Abwesenheit von Ca2+ die Bindungsstelle blockieren. Steigt die Ca2+-Konzentration im Sarkoplasma, bindet Ca2+ an die Troponin-C-Untereinheit, was eine Konformationsänderung auslöst, sodass Tropomyosin die Bindungsstelle freigibt und eine Querbrücke entsteht. Für die Lösung des Aktin-Myosin-Komplexes wird ATP benötigt: Ein ATP-Molekül wird vom Myosinkopf in ADP und Phosphat (Pi) gespalten, der Kopf nimmt Kontakt mit einem weiteren Aktinmonomer auf und löst sich schließlich unter Abgabe von Pi. Dieses An- und Abkoppeln wiederholt sich etwa 2-10-mal pro Sekunde. Fehlt ATP, kann der Komplex nicht gelöst werden – es kommt zur Rigor (Totenstarre).

Die Herzmuskulatur (Myokard) besteht aus länglichen, teils verzweigten, einkernigen Zellen mit zentralem Zellkern. Sie besitzt ebenfalls Querstreifung, fusioniert aber im Laufe der Entwicklung nicht. Charakteristisch sind die Glanzstreifen (Disci intercalares), die Zellen elektrisch und mechanisch koppeln. Die Kontraktion erfolgt unwillkürlich und rhythmisch; beim gesunden Menschen gibt der Sinusknoten den Impuls vor. Da die ständige Herztätigkeit eine kontinuierliche Bereitstellung von ATP erfordert, enthalten die Herzmuskelzellen besonders viele Mitochondrien.

Die glatte Muskulatur ist aus spindelförmigen, langgestreckten Zellen mit einem zentral gelegenen Kern aufgebaut; ihnen fehlt die Querstreifung. Sie wird vom vegetativen (autonomen) Nervensystem innerviert und kontrahiert sich langsam und unwillkürlich. Neben Aktin und Myosin enthalten glatte Muskelzellen auch Intermediärfilamente – die stabilsten Elemente des Zytoskeletts. Schichten aus glatter Muskulatur finden sich in den Wänden von Gastrointestinaltrakt, Bronchien, Harn- und Gallenblase, Uterus, Blutgefäßen sowie der inneren Augenmuskulatur. Ihre Aufgaben umfassen den Transport des Speisebreis, die Entleerung von Hohlorganen und die Blutdruckregulation.

Das Nervengewebe dient als Kommunikationsnetzwerk des Körpers, ähnlich wie Glasfaserkabel. Es besteht aus zwei Hauptzelltypen: Den Neuronen (Nervenzellen), welche für die Erzeugung und Weiterleitung elektrischer Impulse zuständig sind, und den Gliazellen. Nervenzellen reagieren auf Reize mit schnellen Änderungen ihres Membranpotenzials und können sogenannte Aktionspotenziale auslösen, die über ihr Axon weite Strecken zurücklegen und an Synapsen die Freisetzung von Neurotransmittern bewirken. Sie bilden durchschnittlich über 1000 Synapsen zu anderen Zellen aus und stellen so ein komplexes Signalnetzwerk dar.

Ein Neuron lässt sich morphologisch in drei Abschnitte gliedern: die Dendriten, die Signale von vorgeschalteten Zellen empfangen; das Soma (Perikaryon oder Zellkörper) mit Zellkern und Stoffwechselmaschinerie; und das Axon (Neurit), das die Information in Form von Aktionspotenzialen zu nachgeschalteten Nerven-, Muskel- oder Drüsenzellen weiterleitet. Bei einem motorischen Neuron endet das Axon an der motorischen Endplatte eines Muskels.

Nach der Anzahl ihrer Fortsätze teilt man Neuronen ein: multipolare Nervenzellen (die häufigsten) besitzen viele Dendriten und ein Axon; bipolare Zellen haben je einen Dendriten und ein Axon (z. B. Geruchssinneszellen); unipolare Neurone verfügen nur über ein Axon und keine Dendriten – Beispiele sind die Stäbchen und Zapfen der Netzhaut (primäre Sinneszellen). Eine Sonderform sind pseudounipolare Neuronen, bei denen Dendrit und Axon zunächst verschmelzen und sich dann wieder teilen – funktionell sind sie bipolar.

Synapsen sind die Kontaktstellen, die Reize von Nervenzelle zu Zelle übertragen. Man unterscheidet ein präsynaptisches (sendendes) und ein postsynaptisches (empfangendes) Element. Bei chemischen Synapsen setzt das präsynaptische Ende Neurotransmitter aus Vesikeln durch Exozytose in den synaptischen Spalt frei. Die Botenstoffe diffundieren zur postsynaptischen Membran und binden dort an spezifische Rezeptoren, was bei ausreichender Konzentration eine Depolarisation und damit wieder ein Aktionspotenzial auslöst. Die Signalübertragung verläuft immer unidirektional vom prä- zum postsynaptischen Ende und kann erregend oder hemmend wirken. In wenigen Fällen erfolgt die Erregungsübertragung elektrisch über Gap Junctions, die einen direkten Ionenaustausch ermöglichen.

Gliazellen füllen den Raum zwischen den Neuronen fast vollständig aus und übernehmen Stütz-, Ernährungs- und Isolationsfunktionen. Es gibt etwa zehnmal mehr Glia- als Nervenzellen. Im zentralen Nervensystem (ZNS) unterscheidet man: Oligodendrozyten, die mit ihren Fortsätzen mehrere Axone myelinisieren und so die Leitungsgeschwindigkeit erhöhen; Astrozyten, die sternförmig sämtliche Blutgefäße bedecken und über Gap Junctions kommunizieren – sie bilden zusammen mit den Endothelzellen und der Basallamina die Blut-Hirn-Schranke und kontrollieren das extrazelluläre Milieu; und Mikroglia, die als phagozytierende Immunzellen bei Entzündungen und Reparaturen aktiv werden. Im peripheren Nervensystem (PNS) übernehmen die Schwann-Zellen die Myelinisierung, wobei jede Zelle genau ein Axonsegment umwickelt. Zwischen den Myelinsegmenten liegen die Ranvier-Schnürringe, an denen die saltatorische Erregungsleitung von Lücke zu Lücke springt und dadurch wesentlich schneller ist. Im Nervengewebe findet sich übrigens kaum extrazelluläre Matrix.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Verhältnis von Zellen zu EZM ein entscheidendes Unterscheidungsmerkmal ist: Epithel-, Muskel- und Nervengewebe sind sehr zellreich, während das Bindegewebe durch seine umfangreiche Zwischenzellsubstanz definiert wird. Jedes Organ im Körper ist aus einer spezifischen Kombination dieser vier Grundgewebe aufgebaut.