بافت
بافت سلولی گروههایی از سلول‌ها هستند که ساختار و ویژگی‌های مشابهی دارند و برای انجام یک عملکرد خاص با یکدیگر همکاری می‌کنند. کلمه بافت از شکلی از فعل فرانسوی قدیمی به معنای «بافندگی» (To Weave) به وجود آمده است.
چهار نوع بافت پیوندی، اپی‌تلیال، ماهیچه‌ای و عصبی در حیوانات وجود دارند و در گیاهان، این بافت‌ها به چهار نوع پوستی، آوندی، زمینه‌ای و مریستمی تقسیم می‌شوند. در بدن گروههایی از بافت‌ها در کنار هم اندام‌هایی مانند مغز و قلب را تشکیل می‌دهند.
تعریف
«بافت» (Tissue) بیولوژیکی تجمع سلول های بهم پیوسته است که از لحاظ مورفولوژیکی و عملکردی مشابه هستند و مواد بین سلولی آن‌ها با هم مرتبط است. این سلول‌ها در کنار هم یک یا چند کارکرد خاص را در یک ارگانیسم انجام می‌دهند. ارگانیسم هر بدن معمولاً از چندین بافت تشکیل شده است.
سلول ها در یک بافت به طور هماهنگ کار می‌کنند تا عملکردی مشخص را انجام دهند؛ مانند بافت اپی‌تلیال موجود در معده که آنزیم پپسین را تولید می‌کند تا به هضم مواد غذایی کمک کند یا بافت ماهیچه‌ای که در حرکات بدن نقش دارند. هر سلول نه تنها اقدامات لازم را برای نگهداری، حفظ و تقویت خود انجام می‌دهد، بلکه اقدامات خاصی را نیز به کار می‌گیرد که به تعداد بیشتری از سلول‌ها در قالب یک بافت و در حالت کلی به بدن در روند حیات خود کمک کند. از طرف دیگر بدن با تهیه مواد غذایی، اکسیژن و سایر مواد لازم و با انتقال و حذف مواد زائد سمی که از سلول ها می‌گیرد، آن‌ها را در انجام فعالیت‌های حیاتی پشتیبانی می‌کند.
هر سلول برای انجام وظایف خود به طور فعال به سلول‌های دیگر بدن وابسته است و بدین ترتیب بدن را در یک نظم عملکردی مناسب نگه می‌دارد. هماهنگی که بین سلول‌ها در یک بافت دیده می‌شود، مشابه ارتباطات در یک جامعه انسانی است که در آن افراد (سلول‌های یک بافت) به طور ایده‌آل در خانواده‌‌های خود (به عنوان بافت)، وظایف و عملکردهایی را انجام می‌دهند.
ابزارهای کلاسیک برای مطالعه بافت‌ها شامل رنگ‌آمیزی بافتی و استفاده از میکروسکوپ‌های نوری هستند، علاوه بر این موارد، با تحولات در ساخت ابزارهای جدید، میکروسکوپ الکترونی، ایمونوفلورسانس (تصویربرداری با استفاده از رنگ های فلورسنت) نیز در چند دهه گذشته به جمع ابزارهای مطالعات بافتی افزوده شده‌اند. با استفاده از این ابزار‌ها می‌توان بافت‌ها را برای بررسی سلامت و بیماری ارگانیسم‌های مختلف مورد مطالعه قرار داد. همین امر موجب پیشرفت و بهبود قابل توجهی در تشخیص بالینی و پیشگیری از ناهنجاری‌ها و بیماری‌های مختلف می‌شود.
مطالعه بافت به عنوان «بافت شناسی» (Histology) خوانده می‌شود و مطالعه بافت‌ها در ارتباط با تشخیص و بررسی بیماری، به عنوان «آسیب شناسی بافتی» (Histopathology) شناخته می‌شود. با وجود این واقعیت که هر سلول بدن دارای DNA یکسان است، اما این سلول ها در قالب بافت‌های مختلف ممکن است ساختار‌ها و عملکردهای بسیار متفاوتی داشته باشند که این تفاوت‌ها در علم بافت شناسی مورد مطالعه قرار می‌گیرند.
انواع بافت حیوانات
در بدن همه حیوانات از جمله بدن انسان، ارگانیسم‌های چند سلولی ساده‌تر مانند حشرات، چهار نوع اساسی از بافت وجود دارد،. این بافت‌ها تمام اندام‌ها، ساختار‌ها و سایر محتویات بدن را تشکیل می‌دهند. در زیر به بررسی ساختار و عملکرد هر یک از این بافت‌ها می‌پردازیم:
بافت اپی‌تلیوم
«اپی‌تلیوم» (Epithelium) یا بافت پوششی، بافتی است که اندام‌ها و سطح بدن حیوانات را در بر می‌گیرد. سطوح بدن توسط این بافت پوشیده می‌شود که شامل هر دو سطح خارجی بدن (پوست) و سطح داخل حفره‌‌ها و لومن (قسمت داخلی یک رگ، مانند فضای مرکزی کوچک در سیاهرگ یا سرخرگ که از طریق آن‌ها خون در بدن جریان می‌یابد) هستند.
سلول‌های اپی‌تلیال در پوشش درونی لایههای داخلی ریه ها، دستگاه گوارش، دستگاه تناسلی و مجاری ادراری یافت می‌شوند و همچنین در ساخت غدد برون ریز و غدد درون ریز نقش دارند؛ در واقع تمام غدد بدن از رشد اپی‌تلیوم تشکیل شده‌اند. سلول‌های اپی‌تلیال در بافت اپی‌تلیوم نزدیک به هم قرار می‌گیرند. سلول‌های این بافت دارای ماده بین سلولی بسیار کمی هستند و به طور کلی در این بافت رگ‌های خونی وجود ندارند. عملکرد سلول‌های اپی‌تلیال شامل محافظت، ترشح، جذب، حمل و نقل درون سلولی، تشخیص احساس و نفوذپذیری انتخابی است.
برخی از بیماری های مشترک بافت اپی‌تلیال، شامل بیماری‌های پوستی مانند اگزما و پسوریازیس هستند که هر دو سبب ایجاد ضایعات و التهابات پوستی می‌شوند. هنگامی که سرطان از سلول‌های بافت اپی‌تلیال ایجاد می‌شود، به آن «کارسینوما» (Carcinoma) گفته می‌شود. اختلال درسلول‌های اپی‌تلیال موجود در مجاری هوایی نیز عامل آسم هستند که با التهاب مجاری تنفسی شناسایی می‌شوند و در نهایت تنگی نفس ایجاد می‌کنند.
بافت همبند یا پیوندی
همان طور که از نام این بافت پیدا است، «بافت پیوندی» (Connective Tissue) همه چیز را در کنار هم نگه می‌دارد و بخش‌های مختلف را به هم متصل می‌کند. از همین رو این بافت معمولا تعریف دقیق و جایگاه مشخصی ندارد. «بافت همبند سست» (Areolar) اندام‌ها و اپی‌تلیال را در جایگاه خود نگه می‌دارد، مانند بافت چربی که برای حفاظت، عایق حرارتی، انعطاف پذیری و ذخیره انرژی در بدن استفاده می‌شود.
بافت پیوندی متراکم رباط‌ها و تاندونها را تشکیل می‌دهد و بافت همبند شبکه‌ای، اسکلت نرمی را برای حمایت از اندام‌های لنفاوی (غدد لنفاوی، مغز استخوان و طحال) می‌سازد.
خون، استخوان و غضروف بافت‌های همبند تخصصی هستند. در سیستم گردش خون انسان، سلول‌های بافت همبند (خون) توسط ماده غیرآلی پلاسما از هم جدا می‌شوند. پلاسما ماتریکس خارج سلولی است که سلول‌ها و ترکیبات زیادی را شامل می‌شود؛ از جمله این سلول ها می‌توان به گلبول‌های قرمز و سفید اشاره کرد. خون و لنف همچنین ممکن است به طور جداگانه به عنوان «بافت عروقی» (Vascular Tissue) شناخته شوند.
بیشتر بافت همبند، به جز لنف و خون، حاوی الیاف است که از پروتئین‌های طویل و باریکی تشکیل شده‌اند. این الیاف می‌توانند کلاژنی باشند که استخوان‌ها را به بافت‌ها می‌چسبانند. حالت الاستیک این بافت سبب می‌شود که اندام‌های بدن مانند ریه ها بتوانند حرکت کنند. بافت همبند همچنین اجازه می‌دهد تا اکسیژن از رگ‌های خونی به داخل سلول ها منتشر شود.
از هر 10 نفر حدود 1 نفر دچار اختلال در بافت همبند است. برخی از اختلالات بافت همبند شامل «سارکوم» (Sarcomas)، «سندرم مارفان» (Marfan Syndrome)، «لوپوس» (Lupus) و «اسکوروی» (Scurvy) هستند. بیماری اسکوروی نوعی از کمبود ویتامین C است که به ایجاد بافت همبند شکننده منجر می‌شود.
بافت ماهیچه‌ای
سلول‌های عضلانی حاوی رشته‌‌های انقباضی هستند که در کنار یکدیگر حرکت می‌کنند و اندازه سلول را تغییر می‌دهند. همچنین عضله به سه دسته مجزا تقسیم می‌شود که شامل موارد زیر است:
- ماهیچه صاف یا احشایی (Smooth Muscle): این ماهیچه‌ها در لایههای داخلی اندام‌ها یافت می‌شوند. عضله صاف در روده ها وجود دارد، جایی که به حرکت غذا از طریق دستگاه گوارش کمک می‌کند و سایر ارگان‌ها مانند رگ‌های خونی، رحم و مثانه نیز دارای ماهیچه‌های صاف هستند.
- ماهیچه اسکلتی (Skeletal Muscle): این گروه به منظور ایجاد تحرک به استخوان متصل هستند. لنگرهای عضلانی اسكلتی، تاندونها را به استخوان‌ها متصل كرده و به بدن اجازه می‌دهد، حركت كند.
- ماهیچه قلبی (Cardiac Muscle): این گروه ماهیچه‌های اختصاصی را در بر می‌گیرند که مسئول انقباضات قلبی هستند.
«دیستروفی عضلانی دوشن» (Duchenne Muscular Dystrophy) نمونه‌ای از اختلال در بافت ماهیچه‌ای است. این اختلال یک بیماری ارثی است که سبب می‌شود عضلات به مرور زمان دچار آتروفی شده و تحلیل روند. ماهیچه‌ها در هنگام آتروفی کوتاه می‌شوند که این امر می‌تواند سبب «اسکولیوز» (Scoliosis) (خمیدگی یک طرفه ستون فقرات) و مفاصل بی‌حرکت شود. احتمال ابتلا به این بیماری در مردان بیشتر از زنان است، زیرا ژن مسئول آن در کروموزوم X یافت می‌شود.
بافت عصبی
«بافت عصبی» (Nervous Tissues) از سلول‌هایی تشکیل شده است که مغز، نخاع و سیستم عصبی محیطی را می‌سازند. عملکرد بافت عصبی ارتباط بین قسمت‌های مختلف بدن را فراهم می‌کند. این بافت از سلول‌های عصبی یا نورون‌ها تشکیل شده است که سبب انتقال تکانه‌‌ها یا سیگنال‌ها در سراسر بدن می‌شوند و همچنین سلول‌های پشتیبان نورون‌ها به نام نورگلیا در سیستم عصبی به تکثیر عصب کمک کرده و مواد مغذی را برای سلول‌های عصبی فراهم می‌آورند.
تمام بافت‌های عصبی یک ارگانیسم در کنار هم سیستم عصبی آن را تشکیل می‌دهند. بافت عصبی به چهار نوع تقسیم می‌شود:
- ماده سفید مغز (White Matter)
- اعصاب (Nerves)
- گانگلیون ها در سیستم عصبی محیطی (Ganglia)
تفاوت اصلی بین ماده خاکستری و سفید در این است که آکسون های نورون‌ها در ماده خاکستری فاقد میلین هستند، در حالی که در ماده سفید، آکسون‌های نورون‌ها دارای پوشش میلین هستند. میلین یک ماده لیپیدی و سفید رنگ است که نورون‌ها را عایق می‌کند و برای عملکرد سیستم عصبی بسیار اهمیت دارد.
علائم «بیماری آلزایمر» (Alzheimer’s Disease) مانند از دست دادن حافظه، نوسانات خلقی و سردرگمی، ناشی از شکسته شدن و از بین رفتن بافت عصبی است. «اسکلروز جانبی آمیوتروفیک» (Amyotrophic Lateral Sclerosis) یا (ALS) بیماری دیگری است که سبب انحطاط بافت عصبی شده و در نهایت منجر به از بین رفتن عملکردهای پیشرفته مغز در طول زمان می‌شود.
سایر اختلالات بافت عصبی شامل «مولتیپل اسکلروزیس» (Multiple Sclerosis) یا «ام اس» است؛ این بیماری یک اختلال خود ایمنی است که در آن سیستم ایمنی به بدن حمله می‌کند و سبب از بین رفتن بافت عصبی می‌شود. در «بیماری هانتینگتون» (Huntington’s Disease) وجود یک پروتئین غیرطبیعی سبب مرگ نورون‌ها می‌شود و در «بیماری پارکینسون» (Parkinson’s Disease) نیز بخشی از مغز که کنترل حرکت را بر عهده دارد، به دلیل کمبود دوپامین مختل می‌شود.
انواع بافت گیاهی
بافت‌های گیاهی به طور گسترده‌ای به چهار سیستم بافتی طبقه‌بندی می‌شوند:
- بافت پوستی (یا اپیدرم)
- بافت زمینه‌ای (یا بافت بنیادی)
بافت پوستی یا محافظ
این بافت که بافت «درمال» (Dermal) نیز نام دارد، شامل مرز بین گیاه و محیط خارج آن است. «اپیدرم» (Epidermis) و «پریدرم» (Periderm) بافت‌های پوستی در گیاهان آوندی هستند. اپیدرم گروهی از سلول‌های بیرونی و تک لایه‌ای است که یک گیاه را پوشش می‌دهد، به خصوص برگ و بافت‌های جوان یک گیاه آوندی از جمله ساقه و ریشه از بافت پوستی تشکیل شده‌اند.
اپیدرم چندین کارکرد دارد که شامل موارد زیر هستند:
- محافظت در برابر از دست رفتن آب
- تنظیم تبادل گاز
- ترشح ترکیبات متابولیک
- جذب آب و مواد مغذی معدنی به خصوص در ریشهها
اپیدرم از یک لایه سلول تشکیل شده است که ریشه، ساقه، برگ و گل‌های گیاه را می‌پوشاند (اپیدرم در آناتومی انسان نیز کلمه‌ای برای توصیف لایههای پوست است). این بافت از گیاه در برابر از دست دادن آب محافظت کرده و تبادل دی اکسید کربن و اکسیژن را تنظیم می‌کند و در ریشهها، موجب جذب آب و مواد مغذی از خاک می‌شود.
اپیدرم روی ساقه و برگ‌های گیاه دارای منافذی به نام «استوماتا» (Stomata) است که دی اکسید کربن، بخار آب و اکسیژن از آن به خارج از گیاه منتقل می‌شوند. سلول‌های اپیدرمال از «کوتیکول‌های» (Cuticle) گیاهی پوشیده شده‌اند که حاوی ماده اصلی به نام «کوتین» (Cutin) هستند. کوتین ماده مومی شکلی است که از تبخیر بیش از حد آب گیاه جلوگیری می‌کند. گیاهان در بیابان‌ها و دیگر مناطق خشک اغلب دارای کوتیکول‌های ضخیم برای کمک به حفظ آب گیاه هستند.
بافت آوندی
«بافت آوندی» (Vascular Tissue) گیاهان از دو بخش اصلی تشکیل شده است که شامل «بافت چوبی» (Xylem) و «بافت آبکش» (Phloem) هستند. این دو نوع بافت حمل و نقل مایعات و مواد مغذی را در داخل گیاهان آوندی بر عهده دارند (همه گیاهان به جز خزه ها و گیاهان وابسته به آن‌ها). بافت چوبی اولین بخش هدایت کننده و انتقال دهنده آب است و بافت آبکش بافت زنده‌ای است که قند و مواد مغذی ارگانیک مانند ساکاروز را در سراسر گیاه به گردش در می‌آورد. بافت چوبی از دو بخش «پیش چوب» (Protoxylem) و «پس چوب» (Metaxylem) تشکیل شده است که آوندهای بافت آبکش را در بر می‌گیرند.
بافت آوندی همچنین با دو نوع «مریستم» (Meristems) درگیر است؛ مریستم‌ها، بافت‌هایی هستند که از سلول‌های تمایز نیافته تشکیل شده‌اند که در طول رشد گیاه استفاده می‌شوند. مریستم‌های همراه با بافت آوندی شامل کامبیوم چوب پنبه و کامبیوم آوندی هستند. این مریستیم‌ها با رشد بافت‌های آوندی گیاه در ارتباط هستند.
بافت زمینه‌ای
«بافت زمینه‌ای» (Ground Tissue) یا همان بافت بنیادی بیشترین بافت‌های بدن گیاه را تشکیل می‌دهد و نسبت به سایر بافت‌ها کمتر تمایز می‌یابد. از مريستم‌ها، بافت زمينه‌ای ايجاد می‌شود. بافت‌های زمینه‌ای مواد مغذی را با فتوسنتز تولید کرده و آن‌ها را ذخیره می‌کنند. انواع بافت زمینه‌ای موجود در گیاهان از سه بافت ساده تشکیل شده‌اند:
- «پارانشیم» (Parenchyma): سلول‌های پارانشیم بافت پرکننده را در گیاهان تشکیل می‌دهند و عملکردهای زیادی مانند فتوسنتز، ذخیره نشاسته، چربی ها، روغن ها، پروتئین ها و آب و همچنین ترمیم بافت آسیب دیده را انجام می‌دهند. پارانشیم فراوان‌ترین بافت زمینه‌ای به شمار می‌آید. این بافت قشر ساقه، قشر ریشه ها، مزوفیل (سلول‌های فتوسنتزی)، پالپ‌های میوه‌‌ها، آندوسپرم دانه‌‌ها و نواحی فتوسنتزی یک برگ را تشکیل می‌دهد.
- «كلانشیم» (Collenchyma): این بافت از سلول‌های طویل با ديواره‌های ضخيم نامنظم تشكيل شده است كه پشتيبان ساختاری برای گياه را فراهم می كند. گیاهانی که در مناطق بادی رشد می‌کنند دارای دیواره‌های ضخیم‌تری از بافت کلانشیمی هستند.
- «اسکلرانشیم» (Sclerenchyma): سلول‌های این بافت پروتوپلاسم خود را در مرحله بلوغ از دست داده‌اند، از این رو، بافت اسکلرانشیم در واقع بافتی مرده محسوب می‌شود. اسکلرانشیم مانند کلانشیم از سایر بافت‌های گیاه از نظر ساختاری حفاظت می‌کند. دو نوع بافت اسکلرانشیم وجود دارند که شامل الیاف و اسکلرها هستند. الیاف‌ها، سلول‌های بلند و باریکی هستند، در حالی که اسکلرها از ساختارهایی به شکل ستاره با دیواره‌های سلولی گیاهی ضخیم تشکیل شده‌اند. الیاف اسکلرانشیمی پارچه‌هایی از قبیل کنف و کتان را تشکیل می‌دهند.
بافت مریستمی
سلول‌های بافت مریستمی به سایر سلول های دیگر متمایز می‌شوند. مریستم بافتی است که در گیاهان از سلول‌های تمایز نیافته (سلول‌های مریستمیک) تشکیل شده است و در مناطقی از گیاه که در آن‌ها رشد انجام می‌شود، مانند ریشه و شاخه‌‌های گیاه، یافت می‌شود. سلول‌های گیاهی متمایز به طور کلی نمی‌توانند سلول‌هایی از نوع متفاوت را تقسیم یا تولید کنند؛ بنابراین تقسیم سلولی در مریستم برای فراهم آوردن سلول‌های جدید، جهت گسترش و تمایز بافت‌ها و شروع تشکیل اندام‌های جدید و فراهم آوردن ساختارهای اساسی بدن گیاه انجام می‌شود.
عمو‌می‌ترین شکل مریستم، مریستم آپیکال یا راسی است. این مریستم‌ها در جوانه‌‌ها، در نوک شاخه‌‌ها و در نوک ریشه یافت می‌شوند که این سلول‌ها به ترتیب مسئول رشد شاخه و ریشه هستند. بافت مریستمی پروکامبیوم به آوند اولیه چوبی و آوند آبکش اولیه تبدیل می‌شود. از طرف دیگر بافت مریستمی کامبیوم آوندی سبب تولید آوند چوبی ثانویه و آوند آبکش ثانویه می‌شود، این تبدیل، فرآیندی است که ممکن است در طول زندگی گیاه ادامه یابد؛ در واقع این فرایند، مراحلی را در بر می‌گیرد که سبب ایجاد چوب در گیاهان می‌شوند. کامبیوم چوب پنبه نیز لایه پوست در درخت را ایجاد می‌کند.