Zelladaptation

Definition

Die Vorgänge der Zelladaptation können in 3 Kategorien eingeteilt werden:

• Adaptationsvorgänge mit Massenzunahme:
  • Hypertrophie
  • Hyperplasie
• Abnahme der Zellmasse: Atrophie
• Adaptation mit konstanter Masse: Metaplasie

Hypertrophie

Werden Zellen überstimuliert und angeleitet, mehr Arbeit zu verrichten, so müssen sie an Volumen zunehmen, um dem erhöhten Leistungsanspruch gerecht zu werden. Hypertrophie bedeutet also Zell- und Organvergrößerung bzw. Massenzunahme.

• Man kann drei Formen unterscheiden:
  • Korrelative Hypertrophie: Anstieg endokrine Stimulation. Eine höhere Instanz gibt der Zelle das Feedback, mehr zu leisten.
  • Aktivitätshypertrophie: Größenzunahme als funktionelle Folge. Das Organ kann mit der vorhandenen Leistung, die geforderte Arbeit nicht verrichten, da sie gestiegen ist. Es gibt sich selbst den Anspruch, die Leistung zu erhöhen.
  • Kompensatorische Hypertrophie: erfolgt als Ausgleich für einen Defekt/Ausfall in einem anderen Gewebe oder Organ
• Zwei Mechanismen für die Massenzunahme von Zellen:
  • Induktion der Synthese von Zytoplasma-Komponenten
  • Hemmung des intrazellulären Abbaus und folglich Abnahme der autophagen Vakuolen
  • Diese Vorgänge findet man v. a. in den Geweben, die sich nicht weiter teilen können.
• Einige Mechanismen sorgen zwar für eine Massenzunahme, gehören aber nicht zur Hypertrophie:
  • Zellvergrößerung durch Tumorwachstum
  • Hypertrophie durch Substanzablagerungen
  • Fusion mehrerer Zellen, z. B. bei Riesenzellen
• Abgrenzung der Hypertrophie von der Pseudohypertrophie: scheinbare Massenzunahme durch vikariierendes Fett, welches sich im entsprechenden Gewebe ausbreitet.

Für die Hypertrophie als mögliche Form der Zelladaptation gibt es zahlreiche Beispiele:

• Die Skelettmuskulatur Skelettmuskulatur Muskelphysiologie der Skelettmuskulatur wird durch Training, welches einen Reiz zur Mehrarbeit darstellt, hypertroph. Die Myofibrillen in den Muskelzellen werden vermehrt, sodass sich der Muskelquerschnitt mit vergrößert → Aktivitätshypertrophie
• Vermehrt Medikamenteneinnahme → starke Beanspruchung der Leber Leber Leber. Sie muss mehr Fremdsubstanzen aus dem Körper eliminieren. Es wird selektiv mehr ER gebildet, sodass eine schnellere Metabolisierung stattfinden kann. Übrigens ist das der Grund für den Gewöhnungseffekt → Aktivitätshypertrophie
• Wenn zu viel TSH ausgeschüttet wird, stimuliert dies nicht nur die vermehrte T3 und T4-Synthese, sondern induziert auch direkt das Wachstum der Thyreozyten. → Korrelativer Hypertrophie, wahrscheinlich auch hyperplastische Komponente inbegriffen
• Hormoninduzierte Vergrößerungen der Prostata Prostata Prostata, der Mamma oder des Uterus sind zum Teil physiologisch. Zum Beispiel muss nach einer Geburt die Brust Milch produzieren. Um dieser Aufgabe gerecht zu werden, hypertrophiert sie unter Östrogen- und Progesteron-Einfluss → korrelative Hypertrophie
• Das Zytoplasma der Myokardzellen vermehrt sich z. B. durch eine Aortenstenose. Der linke Ventrikel muss mehr Druck erzeugen, um das Blut gegen einen erhöhten Widerstand auszuwerfen. Zusätzlich wird auch verstärkt DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA synthetisiert, sodass es zur sogenannten Polyploidisierung kommt → kompensatorische Hypertrophie
• Nach der Entfernung einer Niere beobachtet man oft eine Vergrößerung der verbliebenen Niere → kompensatorische Hypertrophie

Hyperplasie

Eine weitere Form der Anpassungsreaktion auf einen gesteigerten Leistungsanspruch ist die Hyperplasie. Sie unterscheidet sich von der Hypertrophie durch eine zusätzliche Erhöhung der Zellzahl.

• Voraussetzung für eine Hyperplasie: Fähigkeit zur Zellteilung im entsprechenden Gewebe und das andauernde Vorhandensein eines Reizes zur Zellteilung
• In Gewebe, das nicht mehr zur Zellvermehrung fähig ist, findet vornehmlich die Hypertrophie statt.
• Unter physiologischen Gesichtspunkten werden, ähnlich wie bei der Hypertrophie, hormonelle und kompensatorische Hyperplasien beobachtet.
• Hyperplasie kann auch pathologisch sein:
  • Massive Zellzahlerhöhung durch abnorme Hormon- oder Wachstumsfaktor-Produktion
  • Abnorme Responsivität: Sind beispielsweise die Rezeptoren Rezeptoren Rezeptoren für stimulierende Botenstoffe überexprimiert, kommt es zur pathologischen Erhöhung der Zellzahl.

Hyperplasien können u. a. folgendermaßen auftreten:

• Eine Prostatahyperplasie spielt sich meist im periurethralen Teil ab. Die vergrößerte Geschlechtsdrüse drückt dabei auf die Harnröhre, sodass die Harnblase den Urin gegen einen erhöhten Widerstand abführen muss. Sekundär folgt eine Detrusorhyperplasie. In der Folge kommt es zu einer Restharnbildung und später zum vesikoureteralen Reflux. Das erhöht das Entzündungsrisiko im Harntrakt Harntrakt Harntrakt.
• Eine abnorm erhöhte Östrogenproduktion (bei niedrigerer, normaler Gastrogen-Sekretion) kann zu einer Hyperplasie des Endometriums führen. Das ist beispielsweise bei einem Östrogen produzierenden Tumor der Fall. Hierunter verdickt sich die Uterusschleimhaut, ohne dass sie sich sekretorisch umwandelt.
• Ein Grund für eine Nebennierenhyperplasie kann ein Mangel an Enzymen sein, die bei der Synthese von Steroidhormonen wichtig sind. Der Mangel an Mineral- und Glucocorticoiden aktiviert den negativen Feedbackbogen. Es wird vermehrt ACTH ACTH Hormone der Nebenniere ausgeschüttet, dass die Nebennieren Nebennieren Nebennieren zu vermehrter Produktion stimulieren soll. Da sie das nicht kann, hyperplasiert sie und bildet kompensatorisch mehr Androgene Androgene Androgene und Antiandrogene aus. Es entwickelt sich ein sogenanntes adrenogenitales Syndrom Adrenogenitales Syndrom Adrenogenitales Syndrom.
• Eine chronische Niereninsuffizienz geht mit einem Vitamin D-Mangel einher, da die aktive Vitaminform in der Niere gebildet wird. Da Vitamin D Vitamin D Fettlösliche Vitamine und deren Mangelerscheinungen für die Mineralisierung des Knochens sorgt, dieses aber vermindert vorliegt, wird auch die Calcium-Resorption im Darm gedrosselt. Ein niedriger Calcium-Spiegel stimuliert die Sekretion des Parathormons. Damit verbunden ist eine Hyperplasie der Nebenschilddrüsen Nebenschilddrüsen Nebenschilddrüsen (Hyperparathyreodismus).
• Bei Entzündungen werden Leukozyten verbraucht. Bei Blutungen oder Anämien verliert der Körper Erythrozyten Erythrozyten Erythrozyten. Im Schock Schock Schock: Überblick kann es zu einer sogenannten Verbrauchskoagulopathie kommen, bei der viele Thrombozyten Thrombozyten Thrombozyten aggregieren. In allen drei Fällen muss das Knochenmark Knochenmark Knochenmark: Zusammensetzung und Hämatopoese schnell Nachschub liefern. Es hyperplasiert.

Atrophie

Den Begriff der Atrophie nutzt man für die Beschreibung der Zell- bzw. Organverkleinerung. Anders als bei den vergrößernden Anpassungsreaktionen steht er sowohl für eine Volumenabnahme als auch für eine Verringerung der Zellzahl.

• Einfache (nur Volumenabnahme, Zellschrumpfung) oder nummerische Atrophie (mit zusätzlicher Abnahme der Zellzahl einhergehend)
• Gründe sind eine verminderte Inanspruchnahme oder einem gestörtem Gleichgewicht zwischen Nährstoffangebot und Nährstoffbedarf.
• Negative Bilanz zwischen Zellneubildung und Apoptose → Rückbildung von Organen und Geweben, die sich ursprünglich normal entwickelt haben
• Abgrenzung zur Hypoplasie: Die Hypoplasie beschreibt Organe, die anlagebedingt, also angeboren unterentwickelt sind.
• Abgrenzung zur Agenesie Agenesie Teratogene Geburtsfehler: Fehlen einer Organanlage → keine Organausbildung
• Die Atrophie kann sich lokal, aber auch generalisiert im gesamten Organismus ausbilden:
  • Kachexie: Atrophie durch vermehrten Energieverbrauch oder –verlust, z. B. bei Tumorleiden oder Malabsorption Malabsorption Malassimilation: Maldigestion und Malabsorption
  • Marasmus Marasmus Mangelernährung von Kindern in Ländern mit begrenzten Ressourcen: Gewichtsverlust und Organatrophie durch mangelnde Kalorienzufuhr

Eine weitere Einteilungsmöglichkeit der Atrophie ist die nach physiologischen und pathologischen Gesichtspunkten.

• Physiologische Atrophie:
  • Involution: Rückkehr des Gewebes zu normaler Größe
    • Der Thymus bildet sich nach der Erfüllung seiner Funktion als Ort der T Zell-Reifung in der Pubertät Pubertät Pubertät zurück
    • Auch Mammae und Uters erfahren im Alter eine Rückbildung, Ersatz des Drüsengewebes durch Fettgewebe Fettgewebe Fettgewebe: Histologie
  • Senile Atrophie:
    • Physiologische Adaptation an verringerte Anforderungen.
    • V. a. betroffen sind das Herz, die Leber Leber Leber, die Lunge Lunge Lunge: Anatomie, die Knochen Knochen Aufbau der Knochen, die Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion und das Gehirn.
    • Häufig einhergehend mit Anhäufung von nicht abbaubaren Proteinen, wie z. B. Lipofuszinpigment, das sich in Myokardzellen absetzt, auch braune Atrophie genannt
• Pathologische Atrophie:
  • Lokal:
    • Inaktivitätsatrophie nach verminderter Inanspruchnahme, z. B. eine Muskelatrophie bei Ruhigstellung einer Extremität nach Fraktur Fraktur Überblick über Knochenbrüche
    • Neurogene Atrophie durch fehlende Innervation der Skelettmuskulatur Skelettmuskulatur Muskelphysiologie der Skelettmuskulatur, z. B. bei einer Neuritis oder mechanischen Nervendurchtrennung
    • Ischämisch bedingte Atrophie, z. B. Drosselnier (einseitige Nierenatrophie als Folge einer Nierenarterienstenose Nierenarterienstenose Nierenarterienstenose)
    • Endokrin bedingte Atrophie (fehlende hormonelle Stimulation)
    • Druckatrophie, z. B. durch einen benignen, raumfordernden Tumor
  • Generalisiert:
    • Marantische Atrophie ( Marasmus Marasmus Mangelernährung von Kindern in Ländern mit begrenzten Ressourcen)
    • Tumorkachexie

Metaplasie

Die Metaplasie ist eine Reaktion auf schädigende Einflüsse. Dabei kommt es zu reversiblen Umwandlungen eines differenzierten Gewebes in ein anderes, ähnliches Gewebe. Beispiele sind:

• Intestinalen Metaplasie: Nach einer gastralen Entzündung Entzündung Entzündung können Becherzellen in der Magenschleimhaut Magenschleimhaut Magen auftreten ->.
• Barrett-Ösophagitis: Nach einer Reflexkrankheit bildet sich das Ösophagus typische Plattenepithel um in das magentypische Zylinderepithel. Dieses ist widerstandsfähiger gegenüber der aufsteigenden Magensäure.
• Cervix Uteri: Umwandlung des Zylinderepithels in Plattenepithel unter altersbedingten Prozessen