CELFYSIOLOGIE
Elise Hendriks
KU LEUVEN Nieuw curriculum 1é bachelor
, A. CELTYPES IN ONS LICHAAM
1. VAN CEL NAAR WEEFSEL
Vooralleer in de volgende hoofdstukken dieper in te kunnen gaan op de fysiologie van verschillende systemen en
weefsels in het menselijk lichaam, is een definiëring vereist van de term “weefsel.”
Om een weefsel te kunnen begrijpen is eerst een basiskennis van de cellulaire samenstelling van het lichaam vereist.
Het menselijke lichaam bestaat immers uit verschillende celtypen, dit is een gevolg van de differentiatie van deze
cellen vanuit de 3 embryonale lagen:
1. Het endoderm
2. Het mesoderm
3. Het ectoderm
Deze verschillende celtypen vervullen elk een bepaalde functie binnen het menselijke lichaam. Door deze functionele
diversiteit ontstaan er mogelijk “groeperingen” van bepaalde cellen als een functionele eenheid, dit houdt in dat
cellen met een gelijkaardige functie of cellen die elkaars functie ondersteunen samen voorkomen. Deze
groeperingen worden weefsels genoemd.
Er dient echter een belangrijke nuance gemaakt te worden in bovenstaande omschrijving van weefsels, deze
bestaan immers niet louter uit de cellen die specifiek zijn voor de functie van dit weefsel, maar ook uit een aantal
algemene cellen die belangrijk zijn voor het onderhoudt van deze weefsels. Om dit te duiden wordt hieronder een
voorbeeld van maagweefsel gegeven.
Maagweefsel staat in voor de initiële vertering van voedsel, hiervoor zijn zuursecreterende epitheelcellen
aanwezig. Ondanks dat zuursecretie de voornaamste funtie is van het epitheel zullen er ook veel andere celtypen
aanwezig zijn die geen zuur secreteren, maar een andere functie uitvoeren ter onderhoudt van het weefsel
• Bindweefselcellen zijn aanwezig in het maagweefsel om structurele stabiliteit te bieden
• Bloedvatepitheelweefsel is aanwezig voor de af-en aanvoer van afval- en voedingsstoffen
• Zenuwcellen zijn aanwezig voor de communicatie tussen het maagweefsel en het zenuwstelsel
Conclusie: een weefsel bestaat uit verschillende soorten cellen die samenwerken om een functioneel orgaan te
vormen. Het besef van deze diverse samenstelling is belangrijk aangezien ziekten ook kunnen ontstaan in cellen
waarvan men de aanwezigheid niet verwacht binnen bepaalde weefsels.
1.1 TOEPASSING: SINGLE CELL SEQUENCING
De single cell sequencing-techniek is een nieuwe techniek die ons toelaat om de cellulaire samenstelling van een
weefsel in zeer groot detail te gaan onderzoeken. Men neemt verschillende biopten van een orgaan en achterhaald
de genomische samenstelling ervan.
Via deze techniek heeft men ontdekt dat de hartspier, die vroeger werd aanzien als een homogeen weefsel
bestaande uit spiercellen (cardiomyocyten), uit veel meer verschillende celsoorten bestaat. De cardiomyocyten
vormen maar 30% van het hartspierweefsel, en worden daarnaast ondersteund door accesorische celtypen als
fibroblasten, endotheelcellen enz… Elk van deze verschillende celtypes is belangrijk voor de functie van het weefsel
aangezien deze met elkaar interaheren.
2. CELTYPES IN ONS LICHAAM
De cellen in het menselijk lichaam kunnen worden onderverdeeld in 4 groepen:
1. Epitheelcellen
2. Spiercellen
, 3. Zenuwcellen
4. Bindweefselcellen
Deze indeling is pragmatisch en ongedetailleerd aangezien de verschillende categoriën uit zeer veel verschillende
celtypen bestaan. De opkomst van de single cell sequencing gaat gepaard met de verwachting van de hervorming
van deze indeling aangezien de kennis over de cellulaire samenstelling zal verdiept worden.
Een belangrijk inzicht dat doorheen de jaren werd gevormd is het inzicht in het belang van bindweefsel. Voor de
opkomst van single cell sequencing was men niet geïntereseerd in bindweefselcellen bv. Fibroblasten. Door de
toename in inzichten over kankerontwikkeling werd reeds duidelijk dat fibroblasten cruciaal zijn in de vorming van
kanker aangezien deze wildgroei van weefsel kunnen ondersteunen.
2.1 CELLULAIRE SAMENSTELLING VAN HET LICHAAM
Wanneer we het lichaam gaan indelen in de verschillende cellulaire bouwstenen zien we dat de rode bloedcellen
een zeer groot aandeel vormen in het lichaam, deze zijn immers het talrijkst aanwezig. Hoeweel de erythrocyten
het belangrijkst zijn op vlak van cell count, zijn de skeletspiercellen op vlak van biomassa het belangrijkst. De
spiercellen zijn zeer grote cellen die het gevolg zijn van de fusie van meerdere cellen waardoor deze toch een
groot deel van het lichaam vormen, zonder talrijk te zijn.
3. STAMCELLEN
In de volgende hoofdstukken van dit vak zullen allerlei eind gedifferentieerde celtypen aan bod komen, dit houdt
in dat er tijdens het ontwikkelingsproces van deze cellen bepaalde transcriptiefactoren werden geactiveerd die
ervoor hebben gezorgd dat de desbetreffende cel een bepaalde identiteit kreeg (bepaald door de functionele
eiwitten die worden aangemaakt en zorgen voor cel-adhesie, cel-cel communicatie en cel-geheugen), deze identiteit
zal hierna niet meer veranderen.
Er zijn echter twee soorten cellen in het lichaam die geen onveranderlijke identiteit hebben.
1) De eerste groep zijn de kankercellen, deze vormen een uitzondering op de regel aangezien deze vaak een
identiteit hebben gehad, maar omwille van een bepaalde verandering ongecontroleerd beginnen delen
waardoor prolifereren hun voornaamste identiteit wordt. Deze cellen zullen in een verdiepingscollege aan bod
komen.
2) De tweede groep zijn de stamcellen
De stamcellen zijn cellen waaruit andere gespecialiseerde cellen kunnen ontstaan. Om dit mogelijk te maken hebben
deze stamcellen twee eigenschappen:
1. Pluripotentie: ze hebben geen eindgedifferentieerde identiteit en kunnen dus nog uitgroeien tot eender welk
celtype
2. Self-renewal: stamcellen kunnen nog veelvuldig gaan delen onder invloed van groeifactoren om meer cellen
voort te brengen
De stamcellen kunnen verder nog worden onderverdeeld in twee soorten:
1. Embryonale stamcellen: dit zijn de stamcellen die aanwezig zijn in binnenste massa van de blastocyst. In deze
cellen zijn bovenstaande eigenschappen het sterkst aanwezig
2. De adulte stamcellen: dit zijn stamcellen die iets meer gedifferentieerd zijn, en aanwezig zijn bij een bepaald
eingedifferentieerd weefsel om groei en herstel mogelijk te maken. Deze cellen hebben nog twee extra
eigenschappen
a. Quiescence: dit houdt in dat adulte stamcellen inactief aanwezig kunnen zijn nabij gedifferentieerde
weefsels, en dat deze door een bepaalde stimulus (groeifactoren) kunnne geactiveerd worden
b. Scenescence: dit houdt in dat de proliferatiecapaciteit door de leeftijd wordt beïnvloed, in het
menselijke lichaam is dit zichtbaar aangezien herstelmechanismen afnemen met de ouderdom.
, Elk eindgedifferentieerd type weefsel heeft een bepaalde “stock” van adulte stamcellen, maar de vorm van
groei/herstel varieert van weefsel tot weefsel afhankelijk van de eigenschappen van de stamcellen. De stamcellen
doorlopen verschillende stadia tijdens de proliferatie tot een specifiek celtype, een belangrijke tussenstap is het
stadium van de progenitor cel, hier heeft de stamcel reeds een vage identiteit verworven, maar kan deze nog
prolifereren.
3.1 VOORBEELD 1: STAMCELLEN IN DARMWEEFSEL
Het darmweefsel wordt zeer snel geregenereerd, het epitheel komt immers
voortdurend in contact met zuren, en stoffen van buiten het lichaam en
hiervoor is een continue vernieuwing van het epitheel vereist. Op het
epitheel zijn vili aanwezig die omringd worden door crypten waarin
stamcellen aanwezig zijn. Deze stamcellen prolifereren en veroorzaken een
soort beweging van ontwikkelende cellen richting de functionele zone van
de vili. In deze crypten zijn paneth cellen aanwezig voor de regulatie van
deze proliferatie.
Een belangrijke signaaltransductiecascade die verantwoordelijk is voor de
proliferatie van deze stamcellen is de Wnt-pathway. Deze pathway is
actief bij de prolifererende cellen, maar wordt vervolgens uitgeschakeld
bij de eindgedifferentieerde cellen. Wanneer er iets misgaat in deze Wnt-
pathway zien we uiteenlopende ziekten (kanker, atherosclerose,
haarverlies, neurodegeneratie…) in verschillende weefsels die allemaal
gekenmerkt worden door een veelvuldige proliferatie.
Werking van de Wnt-pathway:
Hier wordt een eindgedifferentieerde cel getoond Hier wordt een stamcel getoond waar de Wnt-
waar de Wnt-pathway inactief is. Hierbij wordt de pathway actief is. Hierbij zullen Wnt-proteïnen kunnen
transcriptiefactor (beta-catenine) continu afgebroken binden aan de FRIZZLED receptor. Deze receptor is een
door het distruction complex. Hierdoor kan de GPCR die samen met de LRP5/6-coreceptor een
transcriptiefactor niet aan de proliferatiegenen binden complex zal vormen om het dishevelled proteïne te
en komen deze bijgevolg niet tot expressie. activeren. Dit proteïne zal het distructioncomplex
inactief gebonden houden aan de receptor. Op deze
manier wordt het beta-cathenine niet afgebroken door
het distruction complex en kunnen de proliferatiegenen
worden afgeschreven.
Naast bovenstaande werking zijn er echter nog andere vormen van de Wnt-pathways waarbij er verschillende co-
receptoren worden geactiveerd waaronder de PCP-pathway (voor gepolariseerde cellen) en de Calcium pathway
met Rho-kinase.
