© 2020 by Elsevier GmbH

Bitte nutzen Sie das untenstehende Formular um uns Kritik, Fragen oder Anregungen zukommen zu lassen.

Willkommen

Mehr Informationen

B978-3-437-42557-8.00001-3

10.1016/B978-3-437-42557-8.00001-3

978-3-437-42557-8

Zustand nach einem Hirninfarkt im Stromgebiet der rechten A. cerebri media. Der Defekt ist scharf begrenzt und hat einen Hohlraum zurückgelassen.

[T407]

Totenflecken.

[E680]

Schematisch vereinfachte Darstellung einer (Epithel-)Zelle.

1 Zellkern mit Hetero-/Euchromatin und Nukleolus; 2 Golgi-Apparat; 3 Mikrovilli; 4 Sekretgranulum (Exozytose); 5 Zentriolen; 6 Kinozilie; 7 Zonula occludens; 8 terminales Netz mit Zonula adhaerens; 9 Lysosom; 10 glattes endoplasmatisches Retikulum; 11 Peroxisom; 12 Gap Junction; 13 Endozytosefigur; 14 Desmosom; 15 Glykogen; 16 Interzellularspalt; 17 Einfaltung des basalen Labyrinths; 18 Lamina densa der Basallamina; 19 Polysomen; 20 Hemidesmosom; 21 Mikrotubuli; 22 Mitochondrium; 23 raues endoplasmatisches Retikulum; 24 multivesikulärer Körper.

[L107]

Schichtgliederung der Haut. Das mehrschichtig verhornte Eithel (Epidermis) besteht aus einer oberflächlichen Hornschicht (Stratum corneum) und darunterliegenden zellkernhaltigen Zellschichten. Korium Bindegewebeschicht. Subkutis Fettgewebe und lockeres Bindegewebe, führt Blutgefäße und Nerven.

[M375]

Normalstruktur der Leber in Leberläppchen. Die Abbildung ist hier auf ein Periportalfeld zentriert, am unteren Bildrand erkennt man eine Zentralvene. Die Galle fließt von zentral in Richtung Periportalfeld, Blut fließt vom Periportalfeld in Richtung Zentralvene.

[X243]

Transkription und Translation.

[L231]

Schematische Darstellung des Zellzyklus (Erklärung siehe Text).

[L190]

Mitosefiguren, hier in Kolonkrypten vom Menschen.

[M375]

Schematische Darstellung der Phagozytose.

[L106]

Schematische Darstellung von neutrophilen, eosinophilen und basophilen Granulozyten.

[E448]

Entwicklung und Differenzierung von Lymphozyten.

[L106]

Schematischer Aufbau eines Antikörpers.

[E321]

Histologischer Schnitt eines aktivierten Lymphknotens; 1 Rinde (Kortex), 2 Mark (Medulla), 3 Kapsel, 4 Hilus, Lymphfollikel.

[M375]

Hepatitis-B-Virus: exemplarisch schematischer Aufbau.

[L190]

Elastica-Färbung der Aorta. Die elastischen Lamellen in der Media erscheinen schwarz.

[M375]

Arterie (links) und Vene (rechts) im Vergleich. Man beachte die deutlichen Unterschiede der Wanddicken (die Media erscheint rot, die Adventitia blau).

[L111]

Schematische Darstellung der Zubereitung eines Präparats für die mikroskopische Diagnostik.

[L107]

HE-Färbung der Magenschleimhaut in der Kardiaregion des Magens.

[M375]

Hirnaufbau am Beispiel des Kleinhirns nach Färbung ( Mark). Aufgrund der verschiedenen Zellschichten stellt die Rinde sich in verschiedenen Violetttönen dar. Der Rinde anliegend sind noch Spuren der Hirnhäute zu erkennen.

[M375]

Ausschnitt aus dem Duodenum.

1 Mukosa, 2 Submukosa, 3 Muskularis, Brunner-Drüsen.

[M375]

Kolonschleimhaut mit Krypten und reichlich Becherzellen.

[E656]

Ausschnitt aus der Nierenrinde (M Markstrahlen, L Nierenlabyrinth). Die Nierenkörperchen sind als kreisförmige Zellansammlungen zu erkennen.

[M375]

Rotes Knochenmark. 1 Fettzellen, 2 Megakaryozyt, Pfeile Vorläuferzellen.

[M375]

Erläuterung von Ätiologie, Disposition, Pathogenese und Krankheit an zwei Beispielen.

Tab. 1.1
Ätiologie Disposition Pathogenese Krankheit
Mycobacterium tuberculosis Schlechte Abwehrlage Entzündliche Reaktion des Organismus, der die säurefesten Stäbchen nur eindämmen kann: Primärkomplex (Tuberkulosegranulom) Reaktivierung Lungentuberkulose
Helicobacter pylori Lebensalter Entzündliche Reaktion der Magenschleimhaut, verringerte Säureproduktion, Schädigung von Becherzellen und Schleimhautepithel Magenulkus

Übersicht über die verschiedenen DNA-Reparaturmechanismen beim Menschen.

Tab. 4.1
Reparaturmechanismus DNA-Schaden Vorgang
Basenexzisionsreparatur (BER) Basenmodifikation, Basenverlust Entfernung einer fehlerhaften Base, Einsetzen der korrekten Base
Nukleotidexzisionsreparatur (NER) Thymindimere (UV-induziert), fehlerhafte Stellen in einem Strang Entfernung fehlerhaftes Nukleotid, Ersatz durch korrektes Nukleotid
Mismatch-Reparatur (MMR) Deletionen, Insertionen Heraustrennen des fehlerhaften Fragments und Neusynthese
Direkte Reparatur Einzelstrangbrüche Zusammenflicken der Einzelstrangbrüche
Rekombinations-, Transpositions-, Retrotranspositionsreparatur Ausgeprägte Doppelstrangbrüche Übertragen der fehlenden Information von Schwesterchromosomen

Gewebeentwicklung aus den Keimblättern.

Tab. 4.2
Keimblatt Entstehende Strukturen
Entoderm
  • GI-Trakt, Pankreas und Leber

  • Atmungstrakt, Lunge

  • Ableitende Harnwege

  • Thymus, Schilddrüse

Ektoderm
  • Haut

  • Nervensystem, Sinnesorgane

  • Knochen-, Bindegewebe

Mesoderm
  • Stützapparat

  • Binde-, Muskelgewebe

  • Kardiovaskuläres System, Lymphsystem

  • Nieren, Milz

  • Reproduktionssystem

Zytokine und ihre Wirkung.

Tab. 5.1
Zytokine Beispiele Wirkung
Interleukine Interleukin-1, -2, -3 etc. Proinflammatorisch: IL-1, IL-6
Antiinflammatorisch: IL-4, -10
Interferone Interferon-, -, - Antiviral, wachstumshemmend, fördert Apoptose
Chemokine IL-8 etc. Fördert Chemotaxis, Migration von Entzündungszellen
Tumornekrosefaktor TNF-, - Proinflammatorisch
Koloniestimulierende Faktoren GM-CSF, M-CSF u. a. gesteigerte Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen

Überblick über die verschiedenen T-Lymphozyten.

Tab. 5.2
Co-Rezeptor Erkennen Antigene, die präsentiert werden an: T-Lymphozyt Wirkung von aktivem Lymphozyt
CD4 HLA-II TH1 (Entzündungs-T-Zelle) Aktiviert Makrophagen mithilfe von Zytokinen
TH2 (T-Helferzelle) Aktiviert B-Lymphozyten und CD-8-positive T-Lymphozyten mithilfe von Zytokinen
CD8 HLA-I Zytotoxischer T-Lymphozyt
(T-Killerzelle)
Tötet infizierte Zellen direkt

Übersicht über die verschiedenen Antikörperklassen und ihre Funktion.

Tab. 5.3
Antikörper Schwere Kette Struktur Vorkommen, Funktion
IgA Alpha Dimer Kommt in Körpersekreten (Schweiß, Speichel etc.) vor und sorgt hier für einen Schutz der Schleimhautoberflächen
IgD Sigma Monomer In nur sehr geringer Konzentration in Blutplasma, Funktion unbekannt
IgE Epsilon Monomer Im Blut, gegen Parasiten, insb. Würmer, pathophysiologische Bedeutung bei Allergien
IgG Gamma Monomer Im Blut, neutralisiert Toxine, bindet Krankheitserreger für erleichterte Phagozytose
IgM My Pentamer Im Blut, Abwehr gegen Krankheiterreger

Überblick über primäre und sekundäre lymphatische Organe.

Tab. 5.4
Primäre lymphatische Organe
Knochenmark
  • Hier entstehen alle Immunzellen. B-Lymphozyten und die Zellen des unspez. Immunsystems reifen hier. Plasmazellen produzieren hier ihre Antikörper.

Thymus
  • Hier reifen die T-Lymphozyten (bilden den TCR, erlernen den Unterschied zwischen körpereigen und körperfremd).

Sekundäre lymphatische Organe
Milz
  • In der weißen Pulpa des Milzmarks befinden sich T- und B-Lymphozyten. Hier findet der Antigenkontakt statt.

Lymphknoten (LK) Sinus System, in dem die Lymphe den LK durchläuft
Kortex (Rinde)
  • Lymphfollikel: B-Lymphozyten, die noch nicht antigenstimuliert sind, liegen in den Primärfollikeln, antigenstimulierte B-Lymphozyten finden sich in den Keimzentren der Sekundärfollikel neben T-Lymphozyten und Makrophagen.

  • Parakortikale Zone: Hier sind die T-Lymphozyten sowie dendritische Zellen zu finden.

Mark Hier verlaufen Gefäße, Marksinus sowie sog. Markstränge, die Lymphozyten und Makrophagen enthalten.
MALT (mukosaassoziiertes lymphatisches Gewebe [Tissue])
  • Tonsillen: besitzen Krypten mit Lymphfollikeln (B-Lymphozyten) und parafollikulärem Gewebe (T-Lymphozyten)

  • Peyer-Plaques: liegen im Darm, bestehen aus Lymphfollikeln und parafollikulärem Gewebe

  • B- und T-Lymphozyten in Schleimhäuten.

Beispiele für physiologische Bakterienbesiedelung.

Tab. 6.1
Ort Besiedelung
Rachen, obere Atemwege Aerobier-Anaerobier-Mischflora, z. B. vergrünende
-hämolysierende Streptokokken
Magen Keine Bakterien
Dünndarm Keine Bakterien
Kolon Größtenteils obligate Anaerobier, Enterobakterien
Urogenital Keine Bakterien
Haut Staph. epidermidis, Staph. aureus, grampositive Mischflora

Beispiele für bakterielle Virulenzfaktoren.

Tab. 6.2
Funktion Virulenzfaktoren
Adhäsion Adhäsine, Kapsel, Fimbrien
Invasion Invasine, Bestandteile der Zellwand
Antiphagozytäre Faktoren Kapsel, diverse Enzyme (z. B. Koagulase, Hämolysin)
Toxine Endotoxine, Exotoxine
Resistenz gegen Immunsystem Komplementresistenz-Faktoren, Phagozytenresistenz-Faktoren

Auswahl pathogener Pilze (DHS-System nach Rieth).

Tab. 6.3
Obergruppe Dermatophyten Hefen Schimmelpilze
Beispiele Trichophyton
Microsporum
Keratinomyces
Candida
Cryptococcus
Aspergillus
Wachstum Hyphen Zellsprossung Hyphen, Myzel

Wandaufbau der verschiedenen Arterientypen.

Tab. 7.1
Arterientyp Beispiele Wandaufbau
Elastischer Typ Große Arterien: Aorta, A. iliaca etc. (Abb. 7.1)
  • Intima: relativ dick

  • Media: sehr dick, enthält viele elastische Fasern und Lamellen

  • Adventitia: schmal

Muskulärer Typ Arterien, die großen Arterien nachgeschaltet sind
  • Intima: dünner als beim elastischen Typ

  • Media: viele Schichten glatter Muskelzellen, kaum elastische Fasern

  • Adventitia: breit, evtl. dicker als Media

Arteriolen Arterien des Endstromgebiets, leiten Blut in die Kapillaren
  • Intima: schmal, Endothel-BG-Elastica interna

  • Media: ein bis drei Schichten Muskelzellen

  • Adventitia: schmal

Auswahl an Färbemethoden.FärbemethodenHE-FärbungVan-Gieson-FärbungGoldner-FärbungPAS-FärbungGiemsa-FärbungKongorot-FärbungBerliner-Blau-Färbung

Tab. 8.1
Färbemethode Färbung
HE-Färbung Färbt basische Strukturen (Zellkerne, ER, Ribosomen) blau und saure Strukturen (zelluläre/extrazelluläre Proteine) rot
Van-Gieson-Färbung Färbt Kollagenfasern rot
Goldner-Färbung Färbt Kollagenfasern grün
PAS-Färbung Färbt Schleim, Glykogen und Basalmembran durch Bindung an Glykolgruppen
Giemsa-Färbung Bestehend aus mehreren Farbstoffen. Zelluläre Strukturen färben sich dabei unterschiedlich
Kongorot-Färbung Färbt Amyloid (pathologische Ablagerung von strukturell veränderten Proteinen, Kap. 17) rot an, bei Polarisation apfelgrün
Berliner-Blau-Färbung Färbt Hämosiderin (Pigment aus Hämoglobin, das in phagozytierenden Zellen entsteht, Kap. 20) blau an

Allgemeiner Teil

    Einführung
  • 1

    Einführung2

    Grundlagen
  • 2

    Zellen4

  • 3

    Gewebe6

  • 4

    Erbinformation, Proliferation, Embryogenese8

  • 5

    Immunabwehr12

  • 6

    Erreger von Infektionskrankheiten16

  • 7

    Kreislauf18

    Pathologische Diagnostik
  • 8

    Pathologische Diagnostik20

  • 9

    Organdiagnose22

Einführung

Definition

Die allgemeine PathologiePathologie (pathos Leid) beschäftigt sich mit Krankheitsursachen, Krankheitsentstehung und Morphologie von Krankheiten. Die spezielle Pathologie beschreibt die jeweils organspezifischen Vorgänge.

Krankheit

Krankheitsursachen

Definition
KrankheitDie Ätiologie ist die Lehre der Ursachen von Krankheiten (Tab. 1.1).
Krankheiten können von äußeren (z. B. Umweltverschmutzung), oder von inneren Einflüssen (z. B. angeborene oder erworbene Genomschäden) hervorgerufen werden.

Krankheitsentstehung

Definition
Pathogenese
Die Pathogenese untersucht den Zusammenhang von Ursache, Wirkung und Krankheitsentstehung (Tab. 1.1). Sie lässt sich in eine kausale und eine formale Pathogenese unterteilen. Die kausale PathogenesePathogenese beschreibt dabei, wie eine Krankheitsursache zur Krankheitsentstehung im Organismus führt. Sie beschreibt also, warum es zur Krankheit kommt.
Die formale Pathogenese beschreibt die Vorgänge und Reaktionen eines Organismus, die schließlich zu den krankheitsspezifischen Schäden führen. Sie beschreibt damit, wie es zur Krankheit kommt.
Disposition
DispositionDer Begriff der Disposition (Krankheitsbereitschaft, Tab. 1.1) beschreibt, wie empfänglich ein Organismus für eine Krankheit ist. Die Krankheitsbereitschaft hängt dabei von vielen verschiedenen Faktoren ab:
  • Gene

  • Geschlecht

  • Alter

  • Konstitution

  • Rasse

  • Abwehrlage

Beispielsweise haben Patienten mit einem angeborenen DNA-Reparatur-Defekt (z. B. Xeroderma pigmentosum) eine erhöhte Disposition für Hauttumoren. Alte Menschen haben eine schlechtere Abwehrlage und somit eine gesteigerte Disposition für Infektionskrankheiten.
Resistenz
ResistenzWichtig ist auch der Begriff der Resistenz. Je resistenter ein Organismus ist, desto niedriger ist die Gefahr für ihn, krank zu werden. Die unspezifische Resistenz ist angeboren und gegen keinen bestimmten Erreger gerichtet. Die spezifische Resistenz (Immunität) ist erworben und gegen bestimmte Erreger gerichtet (z. B. Antigen-Antikörper-Mechanismus).

Krankheitsverlauf

Ist der Krankheitsverlauf kurz (Tage bis Wochen), so spricht man von einer akuten Krankheit. Chronische Krankheiten dauern im Gegensatz dazu lange (Monate bis Jahre).
Krankheiten, die sich rasant entwickeln und meist zum Tod führen, haben einen fulminanten Verlauf.

Krankheitsfolgen

Ist eine Krankheit überstanden, kann der betroffene Organismus/das betroffene Gewebe wieder ganz ausheilen und vollständig wiederhergestellt werden (Restitutio ad integrumRestitutio ad integrum).
Wenn bei einer Krankheit die Symptome verschwinden, nach einer gewissen Zeit aber wieder auftreten, so spricht man von einer RemissionRemission.
Ein Rezidiv besteht dann, wenn eine Krankheit, nachdem sie überstanden wurde, wieder auftritt. Dies ist häufig bei malignen Tumoren der Fall.
Bei der Defektheilung (Reparatio, Abb. 1.1) ist der Krankheitsprozess abgeschlossen, es bleibt aber funktionsunfähiges Material zurück (Leiden), z. B. kann bei einer akuten Pankreatitis eine sogenannte Pseudozyste zurückbleiben.
AdaptationAdaptation (strukturelle Anpassung an veränderte Umstände) und KompensationKompensation (funktionelle Anpassung an veränderte Umstände) spielen bei den Krankheitsfolgen ebenso eine Rolle wie die Dekompensation (funktionelle Anpassung versagt, Organstörung tritt in Form von Symptomen zutage).
Die schlimmste und terminale Krankheitsfolge ist der Tod.
Tod
Todeszeichen

Der Tod tritt ein, wenn eines der drei lebenswichtigen Systeme versagt:

Kreislauf, Atmung, Zentralnervensystem.

Der Eintritt des Todes verläuft in drei Phasen. Die erste Phase bezeichnet den klinischen Tod. Hier besteht bei Versagen eines der drei lebenswichtigen Systeme die Möglichkeit zur Reanimation. Die zweite Phase bezeichnet man als Vita reducta. Lebenswichtige Vorgänge bestehen nur noch in reduzierter Form. Die Dezerebration (fehlende kognitive Funktion bei erhaltener vegetativer Funktion) ist z. B. ein Zeichen der Vita reducta.
Die dritte Phase ist der biologische Tod. Hierbei ist der vollständige Hirntod eingetreten.
Kriterien des Hirntodes
Bei Kombination von Bewusstlosigkeit (Koma), Fehlen von Spontanatmung (Apnoe), Fehlen von Hirnstamm-Reflexen und Fehlen jedweder hirnelektrischer Aktivität (isoelektrisches 24-h-EEG) bzw. Erlöschen evozierter Potenziale bzw. zerebralem Zirkulationsstillstand sind die Kriterien für den Hirntod erfüllt.
Unsichere Zeichen des Todes
Fehlen von Kreislaufaktivität, ein kalter Körper (Totenkälte Algor mortis), Totenblässe, Erweichung der Augäpfel und eine Trübung (Austrocknung) der Hornhaut sind als unsichere Zeichen des Todes zu werten.
Sichere Zeichen des Todes
Totenflecken (Livores) (Abb. 1.2) stellen sichere Zeichen des Todes dar. Sie entstehen an den tief gelegenen Körperteilen durch Ansammlung von Blut. Sie erscheinen ca. 30–60 min nach Eintritt des Todes. Die Totenflecken laufen nach ca. 2 h ineinander (konfluieren). Nach 11–18 h sind sie nicht mehr umlagerbar, d. h., wenn der Körper gedreht wird, bleiben sie trotzdem an der ursprünglichen Stelle. Anfangs sind Totenflecken noch mit dem Finger wegdrückbar.
Die Totenstarre (Rigor mortis) beginnt am Kopf und zieht bis zu den Füßen. Nach ca. 5 h ist sie dann voll ausgebildet. Sie löst sich wieder nach ca. 48–60 h von den Füßen her in Richtung Kopf. Die Totenstarre entsteht durch einen ATP-Mangel in der Muskulatur, sodass sich Muskelkontraktionen nicht mehr lösen können.
Neben den Totenflecken und der Totenstarre ist auch der Gewebezerfall durch Autolyse (Selbstverdauung) und Fäulnis (Abbau durch Bakterien) ein sicheres Zeichen des Todes.
Leichengerinnsel, die nach dem Tod entstanden sind, haben keine Wandhaftung, sind glatt und elastisch und lassen sich in KruorgerinnselKruorgerinnsel (geronnenes Blut) und SpeckhautgerinnselSpeckhautgerinnsel (geronnenes Plasma) unterteilen.

Statistik

StatistikDie Statistik spielt in der Pathologie ebenso wie in sämtlichen anderen medizinischen Fachgebieten eine große Rolle.
  • Die Epidemiologie beschreibt den Verlauf und das Vorkommen von Erkrankungen.

  • Die Inzidenz beschreibt die Neuerkrankungen pro 100.000 Personen pro Jahr.

  • Die Prävalenz bezeichnet die Anzahl der an einer bestimmten Krankheit Erkrankten pro 100.000 Personen/Jahr.

  • Die Morbidität gibt die Zahl der an einer Krankheit erkrankten Personen pro 100.000 Menschen dieser Bevölkerungsgruppe an.

  • Unter Mortalität versteht man die an einer Erkrankung verstorbenen Patienten pro 100.000 Personen pro Jahr.

  • Die Letalität zeigt das Prozentverhältnis von an einer bestimmten Krankheit gestorbenen Patienten zu an dieser Krankheit erkrankten Menschen.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Die Pathologie beschäftigt sich mit Krankheitsursachen, -entstehung und der -morphologie.

  • Die Ätiologie beschreibt die Ursache von Krankheiten, während die Pathogenese die Gesamtheit des Ursache-Wirkung-Gefüges beschreibt.

  • Die Disposition beschreibt die Krankheitsbereitschaft eines Organismus.

  • Die Krankheitsfolgen können u. a. die Restitutio ad integrum, die Defektheilung oder der Tod sein.

  • Sichere Zeichen des Todes sind die Totenflecken, Totenstarre, Autolyse/Fäulnis und die Leichengerinnsel.

Zellen

ZellenZellenZellen bilden die Gewebe und Organe des menschlichen Organismus und sind somit Grundlage des Lebens. Die eukaryotischen Zellen (Abb. 2.1) des Menschen sind durch das Vorhandensein eines Zellkerns, Zytoplasma mit Zellorganellen und einer Zellmembran gekennzeichnet (gegenüber Prokaryoten ohne Zellkern).
Ein Mensch verfügt über viele verschiedene Zelltypen, die in ihrer Funktion und ihrem strukturellen Aufbau erhebliche Unterschiede zeigen.
Schäden an jeder einzelnen der folgenden Zellstrukturen können zu schweren strukturellen und/oder funktionellen Störungen führen, die evtl. den Zelltod nach sich ziehen.

Zellmembran

ZellmembranDie Zellmembran umgibt die Zelle und besteht aus einer Phospholipid-Doppelschicht der zusätzlich Proteine und Kohlenhydratketten ein- bzw. aufgelagert sind. Die Zellmembran bildet eine Barriere zwischen dem Intra- und dem Extrazellularraum, sie kann aber auch Substanzen aus dem Extrazellularraum über Endozytose aufnehmen bzw. Substanzen aus dem Inneren in den Extrazellularraum abgeben (Exozytose). Integrierte Membranproteine dienen u. a. als Transporter, Pumpen, Adhäsionsmoleküle oder Rezeptoren. Die Membransaccharide bilden die Glykokalyx, schützen damit die Zelle und dienen der Adhäsion sowie der Interaktion mit anderen Zellen.
Zusätzlich finden sich bei spezialisierten Zellen Fortsätze an der Zelloberfläche, die zur Fortbewegung (Kinozilien), zur Oberflächenvergrößerung (Mikrovilli) oder zur Sinneswahrnehmung (Stereozilien) herangezogen werden. Zellmembranen können auch Einfaltungen (Invaginationen) vor allem bei vermehrtem Transport von Wasser oder Ionen, z. B. in den Tubuluszellen der Niere, aufweisen.

Zellkern

ZellkernNukleusDer Zellkern ist in seiner Form sehr variabel, bleibt aber innerhalb eines Zelltyps gleich.
Der Kern besteht aus einer Kernhülle, die das Kernchromatin und den Nukleolus umgibt. Die Kernhülle entstammt dem rauen endoplasmatischen Retikulum und ist von Poren durchzogen, die einen Stoffaustausch ermöglichen.
Im Chromatin ist die DNA zusammen mit Proteinen (u. a. Histonproteine) organisiert. Das Euchromatin erscheint dabei hell. Aus ihm erfolgt die RNA-Synthese und schließlich die Synthese von Proteinen. Die DNA des dunkleren Heterochromatins wird nicht umgewandelt, liegt sozusagen im Ruhezustand.
Im NukleolusNukleolus (Kernkörperchen) erfolgt die Fertigung der ribosomalen Untereinheiten, die sich aber erst extranukleär zu den Ribosomen zusammensetzen.

Je aktiver (Proteinsynthese ) eine Zelle ist, desto größer ist auch der Nukleolus.

Zytosol

ZytosolDas Zytosol ist ein flüssiges Medium, das das Innere einer Zelle ausfüllt. Im Zytosol schwimmen Zellkern und Zellorganellen.
Zytosol besteht aus Wasser, in dem u. a. Ionen, Proteine, Zucker und Lipide gelöst sind.

ZytoplasmaZytoplasma Zytosol + Zytoskelett + Zellorganellen, von Zellmembran umgeben.

Zellorganellen

Die Zellorganellen erfüllen wichtige Stoffwechsel- und Syntheseleistungen einer Zelle.
Mit Ausnahme der Ribosomen sind die Zellorganellen von einer eigenständigen Membran umgeben.

Mitochondrien

MitochondrienMitochondrien bestehen aus der mitochondrialen Matrix, die von einer inneren Membran umgeben ist. Diese innere Membran wird wiederum von einer äußeren Membran umfasst. Die innere Membran ist meist zu Leisten (Cristae) angeordnet, kann aber auch glatt sein.
Die Mitochondrien produzieren die Energie für die Zelle in Form von ATP. Die dafür wichtigen Enzyme der Atmungskette sind Komponenten der inneren Mitochondrienmembran. Mitochondrien weisen eine eigene, ringförmige DNA auf, wobei die meisten mitochondrialen Proteine aber von Zellkern-DNA kodiert werden.

Die Mitochondrien-DNA wird immer von der Mutter (Eizelle) zum Kind weitervererbt.

Besonders reich an Mitochondrien sind Zellen mit hohem Energieumsatz, so u. a. Tubulusepithelzellen der Niere, Nervenzellen, Muskelzellen und säureproduzierende Belegzellen des Magens.

Endoplasmatisches Retikulum (ER)

endoplasmatisches RetikulumDas ER ist zu Zisternen oder auch tubulär angeordnet und wird von einer Membran umgeben.
Das endoplasmatische Retikulum erscheint als raues endoplasmatisches Retikulum (RER), wenn die Membran mit Ribosomen besetzt ist. Beim glatten endoplasmatischen Retikulum (SER) fehlen diese Ribosomen.
Das ER ist für die Synthese von Proteinen und Lipiden verantwortlich. Das SER übernimmt zusätzlich noch Funktionen eines Kalziumspeichers (in Muskelzellen) oder entschärft toxische Substanzen (Entgiftung, z. B. in der Leber).
Das RER findet man besonders ausgeprägt in exokrinen Zellen. In Nervenzellen erscheint eine Schichtung des RER als sogenannte Nissl-Substanz. Das RER färbt sich basophil.

Golgi-Apparat

Golgi-ApparatDer Golgi-Apparat besteht aus geschichteten Membranzisternen. Er hat die Aufgabe, Proteine aus dem RER entgegenzunehmen, sie zu modifizieren und schließlich an den richtigen Empfänger weiterzuleiten. Beispielsweise werden sekretorische Proteine aus dem RER im Golgi-Apparat in Vesikel verpackt, um dann schließlich an die Zelloberfläche zu gelangen. Auch lysosomale Enzyme werden über den Golgi-Apparat verschickt.
Entsprechend seiner Funktion, ist der Golgi-Apparat besonders in Drüsenzellen sehr prominent.

Lysosomen

LysosomenLysosomen enthalten Enzyme, die andere Makromoleküle abbauen können. Durch ihren hohen Gehalt an sauren Hydrolasen weisen die Lysosomen einen sauren pH-Wert auf. In Lysosomen werden endozytisch aufgenommene Materialien, aber auch zugrunde gegangene zelleigene Materialien abgebaut.
Makrophagen, neutrophile Granulozyten und Dünndarmepithelzellen sind reich an Lysosomen.

Sonstige Organellen

Ribosomen
RibosomenRibosomen bestehen aus zwei Untereinheiten und besitzen keine Membran. Ribosomen sind die Fertigungsmaschinen für Proteine. Dabei produzieren die Ribosome der RER-Membran Proteine, welche für die Sekretion, für die Lysosomen oder für die Zellmembran bestimmt sind. Freie im Zytosol befindliche Ribosomen produzieren hingegen Proteine, welche im Zellplasma verbleiben oder für den Zellkern bestimmt sind.
Proteasom
ProteasomEin Proteasom besitzt keine Membran. Mit seinen Proteasen spaltet es Proteine und baut sie ab.
Peroxisomen
PeroxisomenPeroxisomen sind kugelförmig und von einer Membran umgeben. Sie enthalten Oxidasen, mit denen sie Oxidationsprozesse (z. B. Fettsäureoxidation) durchführen oder mit denen sie für die Neutralisierung toxischer Substanzen sorgen.
Besonders viele Peroxisomen kann man u. a. in der Leber beobachten.

Zelleinschlüsse

Fetttropfen, Glykogenpartikel, kristalline Einschlüsse und beladene/terminale Lysosomen (z. B. Lipofuszingranula, Hämosiderin, Kohlestaub) mit Eigenpigmentierung/Färbung können in Zellen vorliegen und werden auch als paraplasmatische Einschlüsse bezeichnet.

Zellskelett

Das ZytoskelettZytoskelett ist der Stützapparat einer Zelle und sorgt für deren dreidimensionale Organisation. Es ist ferner an der Bewegung einer Zelle sowie an zytoplasmatischen Transportvorgängen beteiligt.
Das Zytoskelett ist aus Proteinen aufgebaut, die zu fadenförmigen Ketten (Filamenten) angeordnet sind. Hauptbestandteile sind Mikrotubuli, Aktinfilamente und Intermediärfilamente. Das Zytoskelett unterliegt einem ständigen Umbau.
Die diversen Filamente lassen sich durch immunhistochemische färberische Methoden auch mit dem Lichtmikroskop nachweisen.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Menschliche, eukaryotische Zellen haben einen Zellkern und diverse Zellorganellen, die im Zytosol schwimmen und von einer Membran umgeben sind.

  • Je nach Funktionalität einer Zelle weist diese eine unterschiedliche Konstellation an Organellen auf; so sind z. B. Belegzellen des Magens reich an Mitochondrien und Nervenzellen reich an RER.

  • Das Zytoskelett sorgt für eine räumliche Struktur, Bewegung und Transportvorgänge einer Zelle.

Gewebe

GewebeGewebeGewebe setzt sich aus Zellen und umgebendem extrazellulärem Material zusammen. Didaktisch unterscheidet man Epithel-, Binde-, Muskel- und Nervengewebe.

Epithelien

Epithelium

Epithelzellen sind die Parenchymzellen eines Organs, d. h., sie erfüllen die jeweiligen Organfunktionen.

Aufbau

Epithelien bestehen aus Zellen, die über Zellkontakte schichtweise angeordnet sind. Hierdurch sind der interzelluläre Raum und die extrazelluläre Substanz nur minimal ausgeprägt. Epithelien bilden die Innen-/Außenflächen von Organen/Strukturen und sind prominent in Drüsengewebe. Gefäße sind z. B. von einem Epithel, dem Endothel (einschichtig), ausgekleidet, und auch die oberste Schicht der Haut des Menschen stellt ein Epithel (mehrschichtig verhornt, Abb. 3.1) dar.
Der Aufbau von Epithelien ist so gestaltet, dass die apikale Seite an der angrenzenden Oberfläche (z. B. Gefäßlumen, Ganglumen etc.) liegt, während die basale Seite der BasalmembranBasalmembran aufliegt. Diese Basalmembran, aufgebaut aus Kollagen und diversen Proteinen, bildet eine Barriere zwischen dem Epithel und dem darunterliegenden Gewebe. Der Basalmembran folgt meist ein Bindegewebe.
Oberflächenepithelien können aus einer (einschichtig) oder mehreren Schichten (mehrschichtig) von Epithelzellen bestehen, wobei die Epithelzellen wiederum flach (Plattenepithel), quadratisch (kubisch) oder prismatisch imponieren können.
Epithelien sind einem ständigen Zellverlust ausgesetzt. Dieser wird durch die Neubildung von Epithelzellen aus basalen Stammzellen ausgeglichen, die nahe der Basalmembran liegen.
Drüsenepithelzellen liegen dem Lumen eines Drüsenendstücks/Drüsengangs an. In Drüsen findet man häufig auch sogenannte Myoepithelzellen, die zum Auspressen des Drüsenprodukts dienen.

Funktion

Die Hauptaufgabe von Plattenepithelien ist die Barrierefunktion, d. h., sie grenzen das darunterliegende Gewebe gegenüber Einflüssen der Oberfläche ab.
Prismatische Epithelien dienen dem Transport von Stoffen von der Oberfläche in die Tiefe (z. B. Schleimhäute des GI-Trakts einschichtig). Dies geschieht durch Endozytose, Diffusion oder verschiedene in ihre Zellmembran integrierte Transportproteine.
Kubische Epithelien haben die Hauptaufgabe, Substanzen zu bilden und zu sezernieren (z. B. in der Schilddrüse).
DrüsenepithelzellenDrüsenzellen können die von ihnen gebildeten Substanzen entweder an die Oberfläche, z. B. in den Darm, abgeben (exokrine Drüsen) oder in das Blut leiten (endokrine Drüsen). Je nach Beschaffenheit des Drüsensekrets lassen sich die Drüsenepithelzellen dann in serös (proteinreich) oder mukös (schleimreich) bzw. je nach Sekretionsmodus in holokrin (Sekretion durch Untergang der Zelle), apokrin (Sekretion durch Abschnürung einer Sekretkugel + Exozytose) oder ekkrin (Sekretion durch Exozytose) einteilen.

Die meisten Drüsen sind ekkrine Drüsen. Typisches Beispiel für apokrine Drüsen sind Duftdrüsen der Haut, Beispiel für holokrine Drüsen sind Talgdrüsen der Haut.

Fortsätze an spezialisierten Epithelzellen führen zu besonderen Fähigkeiten. So dienen Stereozilien (z. B. Geschmacksepithel) zur Sinneswahrnehmung, Mikrovilli (z. B. Darmepithel) zu einer verbesserten Stoffaufnahme, und mithilfe des Flimmerepithels (z. B. respiratorisches Epithel) können Partikel auf der Oberfläche von Epithelien abtransportiert werden.

Bindegewebe

BindegewebeFolgende Gewebe werden zum Bindegewebe gezählt:
  • lockeres/straffes/retikuläres/gallertiges Bindegewebe

  • Fettgewebe

  • Knorpelgewebe

  • Knochengewebe

Aufbau

Bindegewebe besteht aus vereinzelten mesenchymalen Zellen und von diesen gebildeten großen Mengen extrazellulärer Substanz. Art und Beschaffenheit der extrazellulären Substanz entscheidet über die jeweiligen Eigenschaften des Bindegewebes.
Grundsätzlich lassen sich verschiedene Zelltypen im Bindegewebe beobachten, wie mesenchymale Zellen, Fettgewebezellen und bewegliche Zellen wie Makrophagen oder Granulozyten.

Mesenchymale Zellen liegen im Bindegewebe als FibrozytenFibrozyten, im Knorpelgewebe als Chondrozyten und im Knochengewebe als Osteozyten vor.

Die extrazelluläre Substanz des Bindegewebes besteht in unterschiedlicher Ausprägung aus der amorphen Grundsubstanz (Hyaluron, Proteoglykane und Glykoproteine, die Wasser binden), Kollagenfasern, elastischen Fasern und kristallinen Einlagerungen.

Funktion

Bindegewebe dient in Organen als Gefäßeinbettung, strukturelle Unterteilung sowie als Stabilitätskomponente und wird als StromaStroma bezeichnet. Das Bindegewebe ist auch an Speicherprozessen (z. B. Fett in Fettgewebezellen), an Abwehrprozessen des Immunsystems sowie z. T. an der Ernährung von Organparenchymzellen beteiligt.

Muskelgewebe

MuskelgewebeHauptaufgabe von Muskelzellen ist es, sich mechanisch zu kontrahieren und wieder zu entspannen. Für die Kontraktion sind Aktin- und Myosinfilamente verantwortlich, die in der quer gestreiften Muskulatur zu sogenannten Fibrillen angeordnet sind.
Glatte Muskulatur findet sich u. a. in der Wand der Blutgefäße, des GI-Trakts, in den ableitenden Harnwegen oder in den Geschlechtsorganen. Die glatten Muskelzellen sind faserförmig zu Bündeln organisiert. Die glatte Muskulatur vermittelt langsame, kraftvolle Kontraktionen, wobei sie nur langsam ermüdet.
Die großen Muskeln des menschlichen Bewegungsapparats werden von der quer gestreiften Muskulatur aufgebaut. Diese besteht aus quer gestreiften, vielkernigen Muskelzellen. Gruppen dieser Muskelfasern kontrahieren sich immer gleichzeitig (motorische Einheit), wobei sie relativ rasch ermüden.
Die Herzmuskulatur ist auch aus quer gestreifter Muskulatur aufgebaut, zeigt jedoch besondere Merkmale. So besitzen die Herzmuskelzellen nur einen Kern und histologisch imponiert ein sogenannter Glanzstreifen (Gap Junction). Während die quer gestreifte Skelettmuskulatur zu filigran erscheinenden Myofibrillen angeordnet ist, erscheinen die Myofibrillen der Herzmuskulatur eher plump.
Die kleinste Einheit der Skelett- und der Herzmuskulatur stellt das Sarkomer dar. Im Sarkomer sind Aktin- und Myosinfilamente zu kontraktilen Einheiten angeordnet.

Nervengewebe

NervengewebeNervengewebe besteht aus Nervenzellen (Neurone) und Stützzellen (Gliazellen). Die Neuronen bestehen aus einem Zellkörper, von dem Zellfortsätze ausgehen. Bei diesen Fortsätzen unterscheidet man zwischen Dendriten, die Signale aufnehmen, und dem Axon, durch das Signale abgegeben werden. Die Fortsätze besitzen Synapsen zu den Fortsätzen anderer Neuronen, um mit ihnen zu kommunizieren.
Gliazellen sorgen u. a. für die Ernährung der Neuronen und bilden die Myelinscheide. Zu den Gliazellen des ZNS gehören Astrozyten, Oligodendrozyten und Mikrogliazellen. Schwann-Zellen und Satellitenzellen sind Gliazellen des PNS.

Organparenchym

OrganparenchymIn einem Organ sind mehrere Gewebearten komplex zusammengefasst. Als Organparenchym bezeichnet man dabei das Gewebe, das die spezifischen Organfunktionen erfüllt. Das Parenchym wird aus Parenchymzellen aufgebaut. Das Interstitium hingegen erfüllt keine spezifische Organfunktion, sondern stützt/unterteilt/schützt das Parenchym.
In der Leber (Abb. 3.2) z. B. werden die Parenchymzellen als Hepatozyten bezeichnet. Diese liegen in einer Schicht zwischen zwei Lebersinusoiden (Blutkapillaren), sodass zwei Zellseiten an eine Oberfläche grenzen. Eine Basalmembran fehlt. Die produzierte Galle wird in interzellulären Lücken abgeleitet. Die Hepatozyten bilden zusammen mit den Blutgefäßen und den Gallekanälchen eine läppchenartige Struktur, wobei die Läppchen untereinander durch Bindegewebe (Interstitium) abgeteilt sind.
Die Hepatozyten erfüllen neben der Galleproduktion auch sämtliche andere Stoffwechselaufgaben der Leber.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Epithelien bilden das Organparenchym, sind Hauptbestandteil von Drüsen und bedecken Körperoberflächen. Der Zellumsatz in Epithelien ist hoch.

  • Bindegewebe bildet das Organstroma und hat in erster Linie strukturelle Stützfunktion.

  • Die Aufgabe von Muskelgewebe ist vor allem die mechanische Bewegung. Man unterscheidet zwischen glatter und quer gestreifter Muskulatur.

  • Nervengewebe ist aus Gliazellen und Neuronen aufgebaut.

Erbinformation, Proliferation, Embryogenese

Erbinformation

Aufbau der DNA
DNADie DNA ist Träger der Gene und damit der Erbinformation eines Menschen. Die DNA ist aus vier verschiedenen Basen (bzw. Nukleotiden) aufgebaut Adenin [A], Thymin [T], Guanin [G], Cytosin [C]und strukturell zu einer Doppelhelix organisiert.
Die DNA ist in eukaryoten Zellen im Zellkern in Chromosomen organisiert. Jeder menschliche Zellkern enthält einen doppelten Chromosomensatz von 23 Chromosomen, inkl. eines Geschlechtschromosoms. Insgesamt kommt der Zellkern einer menschlichen Zelle damit auf 46 Chromosomen. Die jeweils zwei gleichen (homologen) Chromosomen in einer menschlichen Zelle haben an einer bestimmten Lokalisation Gene, die prinzipiell die gleiche Aufgabe haben, sich phänotypisch aber unterschiedlich ausprägen können (Allele).
Chromatiden sind einfache DNA-Stränge, die die Chromosomen aufbauen. Zwei solcher Chromatide sind dabei durch ein Zentromer verbunden und bilden ein Chromosom.
GeneGene sind definiert als DNA-Abschnitte, die die Information zur Synthese bestimmter Genprodukte (Proteine bzw. Peptide) liefern.
Als Genom bezeichnet man die Gesamtheit der Erbinformationen, also neben den Genabschnitten auch diejenigen Abschnitte der DNA, die keine Genprodukte liefern.
Ein Defekt innerhalb der genetischen Information führt zu Störungen innerhalb des Organismus.

Replikation und Genexpression

ReplikationDie DNA wird mit diversen Enzymen in der Zelle bearbeitet. Erhält die Zelle ein Signal zur Proliferation (Zellteilung, -vermehrung), muss die Erbinformation mittels DNA-Polymerasen vermehrt werden. Man spricht bei diesem Vorgang auch von der DNA-Replikation (s. u. Proliferation).
In der Zelle werden u. a. für den Stoffwechsel ständig Proteine und Enzyme gebildet. Die Information für diese Moleküle erhält die Zelle aus der DNA. Die Moleküle werden jedoch nicht direkt aus dem DNA-Strang, sondern aus einer Kopie, dem RNA-Strang, gefertigt. Diese RNA-Kopie wird mithilfe der RNA-Polymerasen erstellt (TranskriptionTranskription, Abb. 4.1). Hierbei sind nur die kodierenden Genabschnitte auf der DNA für die Proteinsynthese von Bedeutung. Strukturen auf der DNA (PromotorenPromotor, andere regulatorische Elemente) sorgen dabei für das regelrechte Ansetzen der RNA-Polymerase, die dann RNA-Kopien der Genabschnitte erstellt. Das Ende der Transkription (Termination) erfolgt ebenfalls durch spezielle DNA-Strukturen.
Die Proteinsynthese (TranslationTranslation) erfolgt schließlich aus der RNA. Diese wird an den Ribosomen abgelesen, wobei immer drei Basen der RNA (Triplett) für eine Aminosäure kodieren. Enzyme sorgen dann für die Assemblierung und korrekte Faltung der Proteine.
Die so produzierten Proteine sind unerlässlich für Struktur und Funktionalität einer Zelle.

Die Transkription und die folgende Translation werden auch unter dem Begriff der GenexpressionExpression zusammengefasst.

DNA-Reparatur

DNA-ReparaturSchäden, die in der DNA bei Replikation, durch Strahlen oder sonstige Noxen entstanden sind, können durch zelleigene Reparaturmechanismen korrigiert werden (Tab. 4.1).
Die Reparatur während der Replikation erfolgt per Mismatch-Reparatur mithilfe der DNA-Polymerase. Schäden an der DNA durch mutagene Substanzen werden durch die Basenexzisionsreparatur (mithilfe von DNA-Glykosylasen und Endonukleasen) oder die Nukleotidexzisionsreparatur (mithilfe von Endonukleasen) behoben.

Mutagene Substanzen sind Stoffe, die eine Veränderung an der DNA (Mutation) hervorrufen können.

Proliferation

ZellproliferationDer Begriff der Proliferation beschreibt den Vorgang der Zellteilung und damit der Zellvermehrung. Keimzellen weisen hierbei einen anderen Teilungsmechanismus auf als somatische Körperzellen.

Meiose

MeioseDie Zellteilung von KeimzellenKeimzellen (Samenzellen bzw. Eizellen) erfolgt mithilfe der Meiose. Hierbei entstehen Zellen mit einfachem (haploidem) Chromosomensatz.
Die Meiose erfolgt aus den sogenannten Urkeimzellen (Frau Oogonien, Mann Spermatogonien). Diese haben einen doppelten (diploiden) Chromosomensatz. Zunächst findet eine Replikation der homologen Chromosome statt. In der Folge von zwei meiotischen Teilungen (1. Trennung der homologen Chromosomen; 2. Trennung der Schwesterchromatiden) entstehen Zellen mit einfachem (haploidem) Chromosomensatz. Beim Mann resultieren vier haploide Spermien, bei der Frau eine haploide Eizelle.
Während der meiotischen Teilungen kommt es zu einem Austausch von Chromosomenanteilen (Crossing-over) zwischen den beiden homologen Chromosomen. Damit kann genetisches Material zwischen mütterlichen und väterlichen Chromosomen ausgetauscht werden. Bei einem fehlerhaften Crossing-over können Schäden (z. B. Deletionen, Duplikationen) an der DNA entstehen (Kap. 11).

Mitose

MitoseDie Mitose bezeichnet die Zellteilung somatischer ( Körper-)Zellen. Die Körperzellen durchlaufen dabei einen Zellzyklus (Abb. 4.2), in dessen Endphase sie in die Mitose eintreten.
Der Zellzyklus
G1-Phase
ZellzyklusIn dieser Phase wird die DNA-Synthese vorbereitet.
S-Phase
In der Synthesephase wird die DNA der Zelle repliziert, sodass die Chromatiden nun doppelt als sogenannte Schwesterchromatiden vorliegen. Mögliche Fehler bei der Replikation können gleich korrigiert werden (s. o. DNA-Reparatur).
G2-Phase
In der G2-Phase wird die Mitosephase vorbereitet und Fehler, die bei der Replikation entstanden sind, ausgebessert.
M-Phase
Die Mitosephase (Abb. 4.3) lässt sich in Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase einteilen und hat die Zellteilung (Zytokinese) zur Folge.

Die Teilung somatischer Körperzellen wird allgemein mit dem Begriff Mitose bezeichnet.

G0-Phase
Nach der M-Phase können Zellen entweder wieder in die G1-Phase eintreten und sich so erneut teilen, oder sie gehen in die stabile G0-Phase über. Diese Phase stellt einen stabilen Arbeitszustand der Zelle dar. Zellen können aus der G0-Phase aber auch wieder in die G1-Phase übergehen.
Zellen mit schneller Teilung (labile Zellen) finden sich in Wechselgeweben z. B. in Schleimhautepithel (s. S. 10/11, Stammzellen). Zellen, die sich in der stabilen G0-Phase befinden, sind stabile Zellen. Hierzu gehören die meisten Organepithelzellen. Sie können in G1 übergehen und befinden sich in sogenannten stabilen Geweben.
Nerven- oder Herzmuskelzellen sind permanente Zellen. Sie können nicht mehr aus G0 in den aktiven Zellzyklus übertreten. Sie bauen die permanenten Gewebe auf (Kap. 19).
Kontrollmechanismen im Zellzyklus
Im Zellzyklus gibt es zwei wichtige Kontrollstationen. Hier kontrolliert die Zelle, ob die letzte Zyklusphase schon abgeschlossen ist und ob genug Edukte (Enzyme, Nukleotide) vorhanden sind, um die nächste Phase zu beginnen. Die Regulation an den Kontrollpunkten erfolgt durch Zykline, das p53-Protein, Retinoblastom (Rb)-Protein, Proteinkinasen (cdKs), aber auch über extrazelluläre Faktoren (Wachstumsfaktoren, Protoonkogene).
Das p53-Protein sowie das Rb-Protein haben den größten Einfluss am Kontrollpunkt der G1- zur S-Phase. Das p53 (Wächter des Zellzyklus) bestimmt dabei über Reparatur der DNA oder Apoptose der Zelle, das Rb hemmt bzw. fördert den Beginn der S-Phase.
Der Komplex aus Zyklin B und cdk2 (zyklinabhängige Proteinkinase) bestimmt die Regulierung am Übergang der G2- zur M-Phase. Wird dieser Komplex aktiviert, fördert er die Mitose.

An den Kontrollpunkten kann der Zellzyklus in der jeweiligen Phase angehalten werden. Es kann eine Reparatur der DNA induziert werden, es kann eine Apoptose ausgelöst werden, oder der Zellzyklus läuft ganz normal weiter, wenn alles korrekt ist.

Stammzellen
StammzellenStammzellen sind undifferenzierte Zellen, die sich ständig im aktiven Zellzyklus befinden, sich also ständig teilen. Ihre Teilung erfolgt mithilfe der asymmetrischen Zellteilung, die es ihnen ermöglicht, eine differenzierte Tochterzelle zu bilden und dabei die eigene Stammzellfunktion zu erhalten.
Embryonale Stammzellen haben ein beinahe uneingeschränktes Differenzierungsspektrum, d. h., sie können sich zu praktisch jeder anderen Zellart entwickeln. Pluripotente Stammzellen sind Stammzellen mit begrenzten Differenzierungsmöglichkeiten, d. h., sie können sich nur zu bestimmten Zellen weiterentwickeln.

Die hämatopoetischen Stammzellen des adulten Menschen sind pluripotente Stammzellen.

Adulte Stammzellen haben ein auf weniger Zellarten begrenztes Differenzierungsspektrum. Aus ihnen erfolgt die Regeneration von Zellen, d. h. neue Zellen werden gebildet, um verloren gegangene zu ersetzen.

Regulation der Proliferation

Die regelrechte Zellteilung wird vor allem durch Protoonkogene und Tumorsuppressorgene reguliert.
Im physiologischen Zustand herrscht ein Gleichgewicht zwischen Zelluntergang und Zellneubildung.
Protoonkogene/Onkogene
ProtoonkogeneOnkogeneProtoonkogene (Tab. 32.2) kodieren für Proteine, die Teilung, Wachstum und Differenzierung der Zelle kontrollieren. Eine Mutation der Protoonkogene führt zur Dysfunktion der entstehenden Proteine und damit zur Störung der Zellregulation. Man spricht dann von Onkogenen und deren Produkten, den Onkoproteinen. Durch die resultierende Störung kommt es entweder zum Zelltod, oder aber die Zelle ist Ausgangspunkt für malignes Tumorwachstum.
Tumorsuppressorgene
Wie Protoonkogene sind auch die TumorsuppressorgeneTumorsuppressorgene (Tab. 32.3) physiologische Gene einer Zelle. Ihre Produkte dienen als Bremse für die Zellvermehrung. Ihre Inaktivierung führt zu ungehinderter Zellteilung.

Embryogenese

EmbryogeneseDie Embryogenese beschreibt die Entwicklung der Eizelle nach Befruchtung durch ein Spermium.
Bei der Befruchtung gelangt der haploide Kern des Spermiums in die haploide Eizelle. Die so befruchtete Eizelle nennt man auch Zygote. Die Zygote teilt sich nun mitotisch und bildet einen Zellhaufen aus embryonalen Stammzellen (Morula). Der Zellhaufen entwickelt sich schließlich zur sogenannten Blastozyste weiter. Diese präsentiert sich als umwandeter Hohlraum, dem randständig eine Zellmasse anliegt (Embryoblast). Die Blastozyste lagert sich in die Uterusschleimhaut ein (Implantation). Die Wand der Blastozyste (Trophoblast) entwickelt sich dann zusammen mit dem lokalen mütterlichen Endometrium zur Plazenta weiter.
Aus dem Embryoblasten entstehen schließlich drei Zellschichten (Keimblätter): das EntodermEntoderm, das EktodermEktoderm und das MesodermMesoderm. Neben diesen Keimblättern entsteht auch die Fruchtblase (Amnionhöhle, Dottersack), die den Embryoblasten umschließt.
In verschiedenen Schritten der Furchung und Differenzierung entwickeln sich aus den drei Keimblättern die Strukturen des Embryos (Tab. 4.2). Aus dem Ektoderm z. B. entsteht schließlich die Neuralplatte, die sich zum Neuralrohr schließt. Aus dem Neuralrohr entsteht das Nervensystem.

Mesoderm und zu (geringeren Anteilen) Ektoderm bilden das sogenannte embryonale Bindegewebe (Mesenchym). Aus diesem Gewebe entstehen Bindegewebe und Organe.

Die Zeit von der Befruchtung bis zur Geburt wird in drei große Phasen eingeteilt:
  • Blastulaphase: 1.–7. Tag nach Befruchtung

  • Embryonalphase: 2.–8. Woche nach Befruchtung

  • Fetalphase: 9. Woche nach Befruchtung bis zur Geburt

Regulation der Embryogenese
Die Embryogenese erfordert eine genaue Regulation der Entwicklungsschritte, da es sonst zu einem Absterben der Frucht bzw. zu schweren Fehlbildungen des Kinds kommt. Für die regelrechte Entwicklung sorgen sogenannte regulatorische Gene (z. B. PAX-Gene, Homöbox-Gene, Zinkfinger-Gene). Diese Gene werden von extrazellulären Signalen (z. B. Wachstumsfaktoren oder Hormone), von intrazellulären Signalen (z. B. Signaltransduktionsmoleküle) sowie von interzellulären Signalen (Zelladhäsion, z. B. Gap Junctions) aktiviert bzw. deaktiviert.
Die regulatorischen Gene kodieren für Transkriptionsfaktoren. Diese Faktoren initiieren die Genexpression jeweils spezifischer Gene, können sie aber auch stoppen. Die Aktivierung der regulatorischen Gene führt damit zu einer kontrollierten Proliferation, Differenzierung und damit Entwicklung des Embryos.
Die Proliferation und Differenzierung in labilen/stabilen adulten Geweben wird ebenfalls über diese regulatorischen Transkriptionsfaktoren gesteuert.

Eine fehlende oder überschießende Aktivierung der regulatorischen Gene führt zu einer gestörten Aktivierung der von ihnen regulierten Gene.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Die Erbinformation des Menschen befindet sich auf der DNA in Form von Genen.

  • Die Genexpression erfolgt durch Transkription und anschließende Translation der RNA.

  • DNA-Schäden können durch zelleigene Reparaturmechanismen behoben werden.

  • Die Zellteilung von Keimzellen erfolgt durch die Meiose, die der somatischen Zellen durch die Mitose.

  • Der Zellzyklus ist strengen Kontrollen unterworfen. Um eine fehlerlose Zellteilung zu gewährleisten, kann p53 den Zyklus anhalten, um die DNA reparieren zu lassen bzw. den Zelltod hervorzurufen.

  • Protoonkogene und Tumorsuppressorgene sind physiologische Gene, die aber durch Mutation zu einer gestörten Zellregulation führen können.

  • Bei der Embryogenese entsteht der Embryo aus drei Keimblättern.

  • Bei der Embryogenese bedarf es einer geregelten Genaktivierung durch Transkriptionsfaktoren.

Immunabwehr

Mithilfe der Immunabwehr werden schädliche Einflüsse der Umwelt im menschlichen Körper bekämpft. Das Immunsystem setzt sich zusammen aus einer unspezifischen und einer spezifischen Immunabwehr. Dabei gibt es zwei grundlegende Systeme: die zelluläre sowie die humorale Abwehr.
Die Zellen des Immunsystems entstehen im Knochenmark aus der hämatopoetischen Stammzelle.

Unspezifisches Immunsystem

Immunsystem:unspezifisches

Die unspezifische Immunabwehr ist angeboren, erkennt Erreger direkt und führt zu einer schnellen (ersten) Reaktion vor allem gegen Bakterien.

Zunächst einmal muss ein Erreger Haut und Schleimhäute sowie deren natürliche Barrieren (Hornschicht, Glykokalyx, mukoziliäre Clearance etc.) überwinden, um in den Körper einzudringen. Humorale und zelluläre Komponenten des unspezifischen Immunsystems sorgen dann für die erste, schnelle Immunantwort.

Humorale Komponente

Komplementsystem
KomplementsystemDas Komplementsystem besteht aus ca. 20 Plasmaproteinen (C1–C9, B und D). Diese erkennen Krankheitserreger und binden an deren Oberfläche. Dort zerstören sie den Erreger entweder direkt über einen Membranattackierungskomplex, der zu einer Porenbildung in der Erregermembran führt, oder sie erleichtern den Makrophagen/neutrophilen Granulozyten die Phaogozytose (OpsonierungOpsonierung).
Die Komplementaktivierung erfolgt auf verschiedenen Wegen. Beim klassischen Weg binden Komplementfaktoren an Antikörper-Antigen-Komplexe. Der alternative Weg der Aktivierung erfolgt direkt über bakterielle Faktoren (z. B. Membran).
Zytokine
ZytokineZytokine sind regulierende Proteine, die von körpereigenen Epithel- und Endothelzellen aber auch von Fibroblasten, Makrophagen, Leukozyten und Lymphozyten bei akutem Bedarf produziert werden. Man unterscheidet Zytokine mit pro- (z. B. durch Aktivierung von Immunzellen) und Zytokine mit antiinflammatorischer Wirkung.
Zytokine können z. B. dazu führen, dass Granulozyten zum Krankheitsgeschehen angelockt (Chemotaxis), die Durchblutung lokal gesteigert, die Durchlässigkeit der Kapillaren erhöht und Makrophagen sowie Lymphozyten aktiviert werden. Zu den Zytokinen gehören Interleukine, Interferone, Chemokine, Tumornekrosefaktoren und koloniestimulierende Faktoren (Tab. 5.1). Zytokine spielen eine wichtige Rolle in der Aktivierung/Steuerung des spezifischen Immunsystems.

Zytokine steuern die Entzündungsreaktion/Immunantwort.

Akute-Phase-Proteine
Akute-Phase-ProteineDie erhöhte BSG (Blutsenkungsgeschwindigkeit) ist Ausdruck einer Akute-Phase-Reaktion.
Die Akute-Phase-Proteine werden als Reaktion auf Zytokine (IL-1, IL-6), die von geschädigten Gewebeteilen freigesetzt werden, produziert. Der bekannteste Vertreter der Akute-Phase-Proteine ist das C-Reaktive-ProteinC-Reaktive-Protein (CRP).
Die Akute-Phase-Proteine führen neben der Initiierung einer systemischen Abwehrreaktion (Fieber etc.) zu einer Komplementaktivierung und unterstützen die Opsonierung.
Das Akute-Phase-Protein Prokalzitonin (PCT) hat sich als Sepsismarker etabliert, die biologische Wirkung des PCT ist allerdings noch nicht hinreichend geklärt.

Zelluläre Komponente

Makrophagen/Monozyten
MakrophagenMonozytenMakrophagen sind sehr langlebige, große Zellen mit der Fähigkeit zur Phagozytose (Abb. 5.1). Makrophagen aktivieren das spezifische Immunsystem, indem sie Fremdantigene auf ihren MHC-II-Proteinen präsentieren oder aber Zytokine ausschütten.

Die MHC-ProteineMHC-Proteine (Major Histocompatibility Complex, auch HLA Histokompatibilitätsantigene) sind zelluläre Bestandteile, die die Zelle zur Präsentation von Antigenen nach außen benutzt.

Neutrophile Granulozyten
GranulozytenNeutrophile Granulozyten haben einen segmentierten Kern (Abb. 5.2), den man leicht unter dem Mikroskop erkennen kann. Sie bewegen sich per Chemotaxis in Richtung des Krankheitsherds, wo neutrophile Granulozyten, ebenso wie Makrophagen, Krankheitserreger (hauptsächlich Bakterien, evtl. auch Viren) phagozytieren können.
Eosinophile Granulozyten
Eosinophile Granulozyten besitzen einen zweigelappten Kern und viele eosinophile Granula (Abb. 5.2). Sie übernehmen die Parasitenabwehr (WürmerWürmer, Protozoen etc.), indem sie die in ihren Granula gespeicherten Enzyme zu deren Vernichtung einsetzen. Eosinophile besitzen auch die Fähigkeit zur Phagozytose.
Basophile Granulozyten
Dieser Typus besitzt Granula mit z. B. Histamin, Heparin oder IL-4 (Abb. 5.2). Ihre genaue Funktion ist noch unbekannt.
Natürliche Killerzellen (NK-Zellen)
Natürliche KillerzellenNK-ZellenNatürliche Killerzellen sind mikroskopisch an ihren großen Granula erkennbar, die fast die gesamte Zelle ausfüllen und sich azurophil anfärben lassen.
NK-Zellen eliminieren virusinfizierte, tumoröse oder aber transplantierte Zellen, indem sie direkt an die Zielzelle binden und diese mit dem zytotoxischen Inhalt ihrer Granulae abtöten.

Das unspezifische und das spezifische Immunsystem können sich gegenseitig aktivieren/regulieren und ergänzen sich somit optimal.

Spezifisches Immunsystem

Immunsystem:spezifischesDas spezifische erworbene Immunsystem setzt sich zusammen aus T-Lymphozyten sowie B-Lymphozyten (Abb. 5.3) und deren Antikörper.
Die spezifische Immunabwehr richtet sich gegen bestimmte Antigene und verfügt über ein Gedächtnis, d. h., Zellen des spezifischen Immunsystems reagieren als sogenannte GedächtniszellenGedächtniszellen bei Reexposition gegenüber einem spezifischen Antigen schneller auf den Erreger. Die initiale Antwort der spezifischen Immunabwehr ist allerdings deutlich langsamer als die des unspezifischen Immunsystems.

Zelluläre Komponente

T-Lymphozyten
LymphozytenT-Lymphozyten besitzen einen T-Zell-Antigenrezeptor (TCR), der aus zwei Polypeptidketten besteht. Diese beiden Ketten besitzen einen konstanten und einen variablen Anteil. Der variable Anteil bindet Antigene, die von antigenpräsentierenden Zellen (s. u.) dargeboten werden. Dies führt zur Aktivierung des T-Lymphozyts.
Es gibt zwei verschiedene Arten von T-Lymphozyten. Sie lassen sich anhand ihres Co-Rezeptors unterscheiden (Tab. 5.2)
B-Lymphozyten
B-Zellen wandeln sich (klonale Expansion) zu Plasmazellen, wenn sie aktiviert werden, und bilden dann Antikörper. Sie besitzen einen B-Zell-Rezeptor (BCR), der den Antikörper darstellt, den die Plasmazelle produziert.
Durch direkte Bindung des spezifischen Antigens an den BCR (eine Antigenpräsentation durch spezielle Zellen ist nicht nötig) wird das Antigen aufgenommen, verarbeitet und schließlich der T-Helferzelle an HLA-II präsentiert. Diese stimuliert den B-Lymphozyten mittels Zytokinen zur Proliferation (B-Lymphozyt Zentrozyt). Durch erneuten Antigenkontakt der Zentrozyten entstehen die Plasmazellen bzw. Gedächtniszellen.
Da ein BCR immer nur ein bestimmtes Antigen binden kann, muss eine Antikörpervielfalt sichergestellt sein. Dies wird über somatisches Rearrangement (Genumlagerung während der Reifung im Knochenmark) und somatische Mutation (Punktmutationen in den hypervariablen Regionen der Polypeptidketten nach Antigenkontakt) erreicht.

Humorale Komponente

Antikörper (Immunglobuline)
AntikörperImmunglobulineAntikörper werden von den Plasmazellen gebildet. Sie bestehen aus zwei schweren (Aminosäure-)Ketten und zwei leichten (Aminosäure-)Ketten, die jeweils über Disulfidbrücken zusammengehalten werden (Abb. 5.4). Die beiden verschiedenen Ketten besitzen variable sowie konstante Regionen, wobei die (hyper-)variablen Regionen beider Ketten die Antigenbindungsstelle (Fab) und die konstante Region der schweren Kette die Schwanzregion (Fc) bilden. Die Schwanzregion (Fc) dient als Bindungsstelle für Makrophagen, Komplement oder als Verankerung in B-Lymphozyten im Falle eine B-Zell-Rezeptors.
Die leichten Ketten umfassen insgesamt zwei verschiedene Typen (Lambda, Kappa), während die schweren Ketten, nach denen die Antikörper in die verschiedenen Klassen eingeteilt werden, fünf verschiedene Typen umfassen (Tab. 5.3).

IgM wird nach Primärkontakt mit einem Erreger gebildet und ist somit bei einer Erstinfektion im Serum stark erhöht. IgG wird erst im späteren Verlauf gebildet.

Durch die Bindung des Antikörpers an einen Krankheitserreger kann dessen Oberfläche so weit verändert werden, dass dieser nicht mehr in Zellen eintreten/aufgenommen werden kann (Neutralisierung). Ebenso wie das Komplementsystem können Antikörper zudem zu einer Opsonierung des Erregers führen. Die Phagozytose wird dabei über den Fc-Teil des Antikörpers vermittelt. Ein Erreger kann überdies, mithilfe eines Antikörpers, durch Bindung von T-Lymphozyten und Makrophagen an den Fc-Teil direkt zerstört werden (antikörperabhängige zelluläre Zytotoxizität). Der Antikörper-Antigen-Komplex kann zusätzlich das Komplementsystem aktivieren.

Antigene

AntigenAntigene sind (Fremd-)Proteine, aber auch Nukleinsäuren oder Lipide. Sie führen zu einer Reaktion des Immunsystems. Aminosäuresequenzen der Proteine dienen dabei als Bindungsort (Epitop) für Antikörper oder Lymphozyten.

Antigenrepräsentierende Zellen

Dendritische Zellen, Monozyten, Makrophagen und B-Lymphozyten sind in der Lage Krankheitserreger zu phagozytieren (Abb. 5.1) und deren Antigene an ihren MHC-II-Proteinen zu präsentieren. Dendritische Zellen sind im gesamten menschlichen Körper zu finden. Sie nehmen ein Antigen auf, wandern in die Lymphknoten und präsentieren dort den T-Lymphozyten das Antigen.

HLA-I-(oder MHC-I-)Proteine finden sich auf allen kernhaltigen Zellen. HLA-II- (oder MHC-II-)Proteine sind nur auf Monozyten, Makrophagen, dendritischen Zellen und B-Lymphozyten zu finden.

Zusätzlich zur Antigenpräsentation geben die antigenpräsentierenden Zellen auch kostimulatorische Signale ab, um die Lymphozyten zu aktivieren.Körperzellen präsentieren auf ihren HLA-I-Proteinen normalerweise intrazellulärsynthetisierte Proteine (Antigene). Werden virale Fremdantigene präsentiert, so wird die Zelle durch zytotoxische T-Lymphozyten zerstört. Zur Unterstützung dieses Prozesses gibt die Körperzelle Mediatoren (kostimulatorische Signale) ab.

Lymphatische Organe

lymphatische OrganeSiehe Tabelle 5.4 und Abbildung 5.5.

Unter Reifung versteht man die Entwicklung von Vorläuferstufen zu reifen Zellen. Vermittelt wird diese u. a. über Wachstumsfaktoren. Während der Reifung werden fehlerhafte Lymphozyten durch Apoptose eliminiert.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Man unterscheidet zwischen dem angeborenen, unspezifischen Immunsystem und dem erworbenen, spezifischen Immunsystem. Beide greifen ineinander über und zwar mit humoralen sowie zellulären Komponenten.

  • Das spezifische Immunsystem ist in der Lage, ein Gedächtnis zu bilden.

  • Man unterscheidet T-Helferzellen von zytotoxischen T-Zellen.

  • Die Differenzierung und Reifung von Zellen des Immunsystems geschieht in den primären lymphatischen Organen. Antigenkontakt findet dann in den sekundär lymphatischen Organen statt.

Erreger von Infektionskrankheiten

Bakterien

Bakterien

Viele Bakterien sind Teil der Normalflora des Menschen (Tab. 6.1).

Eigenschaften von Bakterien
Bakterien sind Prokaryoten, d. h., sie besitzen anders als Eukaryoten keinen Zellkern. Ihre DNA liegt frei im Zytosol (Nukleoid). Zusätzlich können Bakterien sogenannte Plasmide enthalten. Dies sind DNA-Stänge, die für die Kodierung von bakteriellen Virulenzfaktoren zuständig sind. Bakterien besitzen außerdem viele der für Eukaryoten typischen Zellorganellen, wie Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Apparat, nicht.
Grundsätzlich kann man Bakterien anhand ihrer Form einteilen. Es gibt kugelförmige Bakterien (Kokken), stabförmige Bakterien (Bazillen) und schraubenförmige Bakterien (Spirochäten). Bakterien lassen sich aber auch anhand der Gram-Färbung, die die Zellwand von Bakterien einfärbt, einteilen. Besteht die Zellwand aus einer dicken Mureinschicht (Peptidoglykane), so färbt sie sich blau an und ist grampositiv. Liegt nur eine dünne Mureinschicht vor, mit zusätzlichen Proteinen, Phospholipiden und Lipopolysacchariden, so färbt sie sich rot und ist gramnegativ.
Des Weiteren unterscheidet man zwischen Bakterien, die Sauerstoff benötigen (Aerobier), Bakterien, die bei der Anwesenheit von Sauerstoff nicht leben können (obligate Anaerobier), und Bakterien, die sowohl mit als auch ohne Sauerstoff zurechtkommen (fakultative Anaerobier).
Tragen Kokken die Vorsilbe Staphylo- (z. B. Staphylococcus aureus), sind sie traubenförmig angeordnet. Lautet die Vorsilbe Strepto- (z. B. Streptococcus pneumoniae), so sind sie zu Ketten zusammengesetzt.
Bakterien können zusätzlich andere Oberflächenmerkmale aufweisen, z. B. Kapseln aus Polysacchariden als Schutz vor dem menschlichen Immunsystem, Flagellen für Mobilität und Fimbrien zum Anheften an Zelloberflächen.
Virulenzfaktoren
VirulenzfaktorenDie Chancen, einen Menschen krank zu machen, steigen für ein Bakterium, je potenter seine krank machenden Faktoren sind (Virulenz, Tab. 6.2). Diese Potenz steigt,
  • je mehr Bakterien in den menschlichen Organismus eintreten (Infektionsdosis).

  • je besser ein Bakterium in den menschlichen Körper eindringt (Invasion).

  • je besser sich ein Bakterium an eine Körperzelle anheftet (Adhäsion).

  • je besser sich das Bakterium gegen das menschliche Immunsystem zur Wehr setzen kann.

  • je stärker die Toxine des Bakteriums sind (Toxizität).

  • je widerstandsfähiger ein Bakterium gegen äußere Einflüsse (Temperatur etc.) ist (Tenazität).

  • je höher die Ansteckungsfähigkeit eines Bakteriums ist (Kontagiosität).

Virulenzfaktoren sind Enzyme/Proteine, welche von Bakterium zu Bakterium unterschiedlich sind und dem Bakterium spezielle Eigenschaften verleihen.

Bakterielle EndotoxineEndotoxine sind Antigene, die aus der Zellwand gramnegativer Bakterien stammen. Durch ihren Antigencharakter führen sie zu einer Reaktion des menschlichen Immunsystems. So werden Abwehrzellen und das KomplementsystemKomplementsystem aktiviert, ferner setzen die neutrophilen Granulozyten lysosomale Enzyme frei.
Bakterielle ExotoxineExotoxine werden vor allem von grampositiven Bakterien aktiv gebildet. Exotoxine sind Proteine, die zu einer aktiven Schädigung des Gewebes führen. Sie können auch als Superantigen wirken und in einem toxischen Schock resultieren.

Viren

Aufbau von Viren
VirenViren bestehen aus einem ViruskapsidViruskapsid, das aus Untereinheiten (Kapsomeren) aufgebaut ist und das Virusgenom (DNA oder RNA) umgibt. Zusätzlich können Viren von einer Lipidmembran umhüllt sein (Abb. 6.1).

Pilze

PilzePilze wachsen entweder in Fäden (HyphenHyphen) oder einem Geflecht dieser Fäden (MyzelMyzel). Sie können aber auch wachsen, indem sie eine Nachkommen-Pilzzelle aus ihrer Zellwand absprossen (Zellsprossung). Ist die Nachkommenzelle dabei länglich, entsteht der Eindruck eines Pilzfadensgeflechts (Pseudomyzel).
Pilze vermehren sich durch Sporen, die oft auch die schwierigsten Lebensbedingungen überdauern können.
Das DHS-System (Dermatophyten-Hefen-Schimmelpilze) nach Ried unterteilt die für den Menschen pathogenen Pilze in drei Obergruppen (Tab. 6.3).

Helminthen

HelminthenHelminthen sind Würmer und lassen sich in Rundwürmer, Bandwürmer und Saugwürmer unterteilen. Sie leben als Parasit in Geweben, wobei sie im Menschen meist in Form von Larven vorkommen.
Würmer besitzen Saugorgane, mit denen sie sich von Stoffwechselprodukten bzw. menschlichem Gewebe ernähren.

Protozoen

ProtozoenProtozoen sind einzellige Eukaryoten. Sie vermehren sich in Insekten und werden durch diese übertragen. Eine Infektion kann auch auf fäkal-oralem Weg stattfinden.
Protozoen leben im menschlichen Organismus als Parasit.

Pathologie von Erregern

Sind Erreger fakultativ pathogen, führen sie normalerweise nicht zu einer Erkrankung, es kann jedoch bei Immunschwäche eines Patienten zu einer Erkrankung durch diese Erreger kommen.
Obligat pathogene Erreger hingegen führen immer zu einer Erkrankung.

Ablauf von Infektionen

InfektionenUnter Infektion versteht man das Eindringen eines Erregers in den menschlichen Organismus. Kommt es dadurch zu Symptomen, besteht eine Infektionskrankheit.
Von einer opportunistischen Infektion spricht man, wenn Erreger nur bei immunsupprimierten Patienten die Erkrankung hervorrufen können, also beim normalen Menschen nicht zur Erkrankung führen.

Nosokomiale Infektionen

Unter einer nosokomialennosokomial Infektion versteht man Infektionen, die in einem Krankenhaus oder einer anderen Einrichtung des Gesundheitswesens erworben wurden. Hierbei unterscheidet sich oftmals das Erregerspektrum gegenüber ambulant erworbenen Infektionen. Eine nosokomiale Pneumonie z. B. ist oftmals durch Darmbakterien wie E. coli oder Pseudomonas bedingt, während außerhalb des Krankenhauses erworbene Pneumonien meist durch Pneumokokken, Haemophilus influenzae, M. pneumoniae oder Viren ausgelöst werden. Hauptproblematik nosokomialer Infektionen sind multiresistente Erreger.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Bakterien sind Prokaryoten und unterscheiden sich damit im Aufbau von menschlichen Körperzellen.Sie lassen sich anhand von Form, Gramfärbung und Sauerstoffbedarf unterscheiden. Virulenzfaktoren sind die Lebensversicherung von Bakterien.

  • Viren sind vom Kapsid umgeben und enthalten DNA bzw. RNA.

  • Pilze lassen sich am besten nach dem DHS-System unterteilen. Sie weisen verschiedene Wachstumsformen auf.

  • Würmer lassen sich in Rundwürmer, Bandwürmer und Saugwürmer unterteilen.

  • Protozoen sind Parasiten im menschlichen Körper.

  • Verschiedene Erreger können zur gleichen Infektion führen. Die Art des Erregers hängt oft davon ab, wo er erworben wurde (ambulant/nosokomial).

Kreislauf

Aufbau der Arterien

ArterienDie Gefäßwand von Arterien ist in den Grundzügen aus drei großen Schichten aufgebaut:
  • IntimaIntima: besteht aus Endothelzellen, die direkt an das Gefäßlumen grenzen, darauf folgt die Basalmembran und eine Schicht aus Bindegewebe mit vereinzelten Muskelzellen und einer elastischen Faserschicht (Elastica interna) an der Grenze zur Media.

  • MediaMedia: besteht aus glatten Muskelzellen und Kollagenfasern/Proteoglykanen sowie einer Elastica externa an der Grenze zur Adventitia.

  • AdventitiaAdventitia: besteht aus Bindegewebe, elastischen Fasern sowie Fibroblasten.

Ferner lassen sich bei Arterien verschiedene Subtypen einteilen, die unterschiedliche Ausprägungen des oben erläuterten Wandaufbaus aufweisen (Tab. 7.1).
Die elastischen Eigenschaften der großen Arterien (Abb. 7.1) sind elementar für einen kontinuierlichen Blutstrom. Diese auch als Windkesselfunktion bezeichnete Fähigkeit führt dazu, dass die großen Arterien durch in der Systole ausgeworfenes Blut gedehnt werden, also ein größeres Blutvolumen aufnehmen können. Dieses Blutvolumen wird dann während der Herzdiastole wieder abgegeben.

Aufbau der Venen

VenenGefäßwände von venösen Gefäßen sind ebenso wie Arterien aus einer Intima, einer Media sowie einer Adventitia aufgebaut. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass Venen im Vergleich zu Arterien wesentlich dünnere Wände aufweisen (Abb. 7.2).
Die Gefäßwand von Venen ist arm an Muskulatur und elastischen Elementen, dafür reich an Bindegewebe. Bei großen Venen findet man oft die Adventitia als prominenteste Schicht vor. Diese besitzt dann relativ viele Muskelzellen mit einer bindegewebigen sowie einer elastischen Komponente.

Aufbau der Herzwand

HerzwandDie Herzwand ist aus folgenden Schichten aufgebaut (von innen nach außen):
  • EndokardEndokard: Es besteht aus einem Endothel, gefolgt von einer bindegewebigen, muskelzellhaltigen Schicht sowie einer gefäß- und nervenreichen Schicht.

  • MyokardMyokard: Es besteht aus komplex angeordneten Herzmuskelzellen und deren Myofilamenten.

  • EpikardEpikard: Es besteht aus Bindegewebe und einem abschließenden einschichtigen serösen Epithel (viszerales Blatt des Perikards).

  • PerikardPerikard: Das Perikard (Herzbeutel) besteht außen aus einer festen Bindegewebeschicht und innen aus einem einschichtigen serösen Epithel (parietales Blatt des Perikards).

Viszerales und parietales Blatt des Herzbeutels bilden eine durch Flüssigkeit gegeneinander verschiebbare Fläche (seröse Haut).

Das Herzskelett, bestehend aus straffem Bindegewebe, bildet die natürliche Grenze zwischen Vorhöfen und Herzkammern. An den Aussparungen in diesem Skelett (Anuli fibrosi) entspringen die Herzklappen. Diese Herzklappen selbst bestehen aus Endothel, Kollagenfasern und elastischen Fasern. Sie besitzen keine Muskulatur, und ihre Nährstoffversorgung erfolgt über Diffusion.

Blutdruckregulation

Die Regulation des arteriellen Blutdrucks erfolgt zum einen über den peripheren Gefäßwiderstand, zum anderen über das Blutvolumen (Herz-Minuten-Volumen).

BlutdruckBlutdruck Herz-Minuten-Volumen Gefäßwiderstand

Kontrolliert wird der Blutdruck durch Barorezeptoren im Karotissinus, Dehnungssensoren im Herzvorhof sowie Chemosensoren (CO2-Partialdruck).
Die Regulation des Blutdrucks erfolgt über die Kreislaufzentren des ZNS durch Modulation von Sympathikus und Parasympathikus, Katecholamine, Volumenverschiebungen, die Niere und verschiedene hormonelle Systeme wie das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System, atriales natriuretisches Peptid (ANP) oder ADH.
Renin-Angiotensin-Aldosteron-System
Durch eine verminderte Durchblutung oder Druckabfall in den Nierengefäßen wird die Bildung von Renin stimuliert. Dieses führt in einer Kaskade zur Aktivierung von Angiotensin II und damit zu einer Vasokonstriktion (Blutdruck ) sowie zur Ausschüttung von Aldosteron aus der Nebenniere. Letzteres sorgt über eine Steigerung des Blutvolumens für einen Blutdruckanstieg.

Strömung in Gefäßen

Der ideale Strömungszustand, der weitestgehend in einem Gefäß herrscht, ist die laminare Strömung. Hierbei ist die Geschwindigkeit des Blutes in der Mitte des Gefäßes am größten, da die äußeren Anteile des Blutes durch Reibung an der Gefäßwand gebremst werden.
Eine turbulente Strömung kann im arteriellen System z. B. durch Arteriosklerose, Aneurysmen, eine erniedrigte Blutviskosität oder Gefäßaufzweigungen entstehen. Hierbei kommt es zu Verwirbelungen im Blutstrom. Diese Verwirbelungen führen zu einem erhöhten Strömungswiderstand, und es kommt damit zu einer Strömungsverlangsamung. Diese Strömungsverlangsamung unterstützt die Genese von Thrombosen.

Blutgerinnung (Hämostase)

BlutgerinnungHämostaseBei Verletzung eines Gefäßes kontrahiert dieses zunächst und versucht so, einen größeren Blutverlust zu vermeiden. Diesem Prozess folgt der eigentliche Vorgang der Hämostase.
Die primäre Hämostase erfolgt durch Thrombozyten. Diese werden vom Von-Willebrand-Faktor, der bei Gefäßverletzungen aus dem Endothel abgegeben wird, aktiviert. Die Aktivierung führt zu einer Adhäsion der Thrombozyten an die Gefäßwand. Hier aggregieren die Thrombozyten (weißer Thrombus) und setzen vasoaktive Substanzen frei, die zu einer Gefäßkontraktion führen. Durch die primäre Hämostase wird somit innerhalb weniger Minuten eine Blutung gestillt.
Die sekundäre Hämostase sorgt für die terminale Blutstillung. Auslöser der sekundären Blutgerinnung sind Substanzen aus Thrombozyten und Gefäßendothel (exogenes System) bzw. gefäßfremde Strukturen wie Kollagenfasern, die bei Gewebeverletzung mit Blut in Berührung kommen (endogenes System). Diese führen zur Aktivierung einer regelrechten Gerinnungskaskade (über 13 verschiedene Faktoren, die alle im Plasma enthalten sind). In dieser Kaskade stellen die Aktivierung von Prothrombin zu Thrombin und jene von Fibrinogen zu Fibrin die wichtigsten Schritte dar. Das Thrombin führt zur irreversiblen Zusammenlagerung der Thrombozyten und zur Aktivierung des Fibrinogens. Das entstehende Fibrin lagert sich zu regelrechten Netzwerken zwischen den Thrombozyten zusammen. Dadurch entsteht ein Thrombus (roter Thrombus), der das Gefäß wie eine Art Korken abdichtet.
Damit dieser Thrombus nicht das gesamte Gefäßlumen verschließt, besitzt der Körper Mechanismen zur Eindämmung der Gerinnungsreaktion. Hierzu werden Stoffe wie Antithrombin III, Heparin oder diverse Fibrinolytika vor allem vom Gefäßendothel sezerniert. Das Plasmaprotein Plasminogen wird von Gewebefaktoren zu Plasmin aktiviert und führt dann zu einer Fibrinolyse.
Nach vollzogener Blutgerinnung wird der entstandene Schaden repariert und der Thrombus wieder abgeräumt.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Die Wand von Gefäßen ist aus einer Intima, einer Media und einer Adventitia aufgebaut. Arterien und Venen lassen sich u. a. hinsichtlich der Dicke ihrer Wand unterscheiden.

  • Die Herzwand besteht aus Endokard, Myokard, Epikard und Perikard.

  • Der Blutdruck wird über das Blutvolumen und den peripheren Gefäßwiderstand reguliert.

  • Die turbulente Strömung in Gefäßen ist ein wichtiger Faktor in der Thromboseentstehung.

  • Die Hämostase setzt sich aus einer primären Komponente (Thrombozyten) und einer sekundären Komponente (Plasmafaktoren des Gerinnungssystems) zusammen und führt zur Bildung eines Thrombus.

Pathologische Diagnostik

Die Diagnostik in der Pathologie umfasst Untersuchungen sowohl am lebenden als auch am verstorbenen Patienten.

Untersuchung am lebenden Patienten

Histopathologische Diagnostik

Die Diagnostik am lebenden Patienten besteht für den Pathologen in der Begutachtung von Gewebebiopsien (Gewebeproben), die dem Patienten entnommen werden. Biopsien werden typischerweise durch gezielte Organpunktionen (Punktion/Stanze), bei Operationen oder endoskopisch (Darmspiegelung) gewonnen.
Bei der SchnellschnittdiagnostikSchnellschnittdiagnostik werden Gewebeproben direkt aus dem Operationssaal an den Pathologen geschickt. Dieser muss beurteilen, ob z. B. ein maligner Tumor schon komplett reseziert wurde (keine Tumorzellen an Absetzungsrändern) oder ob der Tumor wirklich maligne ist. Während der Pathologe den Schnellschnitt beurteilt, steht die Operation oftmals still. Der Chirurg richtet sein weiteres Vorgehen nach dem Urteil des Pathologen.

Zytopathologische Diagnostik

Bei der zytopathologischen Untersuchung beurteilt der Pathologe kein Gewebe, sondern nur einzelne Zellen. Diese Zellen werden durch Abstriche am Patienten (ExfoliativzytologieExfoliativzytologie), aus Körperflüssigkeiten oder durch Ansaugung aus einem größeren Zellverband gewonnen (PunktionszytologiePunktionszytologie).
Technische Aspekte der histo-/zytopathologischen Diagnostik
Um Gewebe oder Zellen unter dem Mikroskop betrachten zu können, sind zunächst einige Vorbereitungen nötig (Abb. 8.1). Der erste Schritt nach Erhalt eines Präparats besteht zunächst in der Haltbarmachung (FixationFixation). Hierzu wird Äthylalkohol oder Formalin verwendet.

Bei der Schnellschnittdiagnostik erfolgt keine Fixation des Präparats. Die technische Vorbereitung des Schnellschnittpräparats erfolgt mittels Gefrierschnitttechnik.

Im zweiten Schritt wird die Probe mit Paraffin umgossen. Dabei entstehen regelrechte Blöcke aus Präparat, umgeben mit Paraffin. Von diesen Blöcken werden nun dünne Scheiben abgeschnitten (3–6 m) und auf Glas-Objektträger platziert.
Für die mikroskopische Untersuchung stehen dem Pathologen diverse Färbemethoden zur Verfügung, die nach Entfernung des Paraffins durchgeführt werden können. Die Hämatoxylin-Eosin-Färbung (HE-Färbung, Tab. 8.1 und Abb. 8.2) stellt die Standardfärbemethode dar.
Was beurteilt der Pathologe?
Der Pathologe beurteilt vor allen Dingen die Morphologie (Aussehen) von Zellen und Geweben. Man unterteilt die Morphologie in Makroskopie und in Mikroskopie. Makroskopisch, also mit bloßem Auge, kann man bei einem Präparat u. a. Farbe, Form und Konsistenz beschreiben.
Unter einem Mikroskop lässt sich ein Präparat dann mikroskopisch darstellen. Hier kann man Zellart, -form, -zahl, -differenzierung, färberische Eigenschaften und vieles mehr beurteilen.
Bei der Untersuchung fahndet der Pathologe nach krankheitstypischen Veränderungen in dem Präparat. Er hat also die Aufgabe, Krankheiten zu erkennen und zu klassifizieren. Er stellt dabei meist eine Diagnose bzw. Differenzialdiagnose und liefert den behandelnden Ärzten damit die Entscheidungsbasis für eine Therapie.
Histochemie/Immunhistochemie
Die Histochemie umfasst im Prinzip die färberischen Methoden, die über die HE-Färbung hinausgehen. Es lassen sich so unterschiedliche Strukturen darstellen.
Bei der Immunhistochemie bedient man sich monoklonaler Antikörper, die gezielt für spezielle Antigene angefertigt sind. Der Nachweis erfolgt dann über einen zweiten, an einen Marker gekoppelten Antikörper, der an den ersten bindet. Die Immunhistochemie dient u. a. dazu, neoplastische Zellen einem Ursprungsgewebe zuzuordnen oder aber spezielle Strukturen (Rezeptoren, Onkogene etc.) von Tumorgewebe nachzuweisen.

Molekularpathologische Diagnostik

Die molekularpathologische Diagnostik zielt darauf ab, DNA und RNA zu analysieren und beurteilen zu können. Dies ist vor allem wichtig für die Diagnostik von vererbten oder tumorösen Gendefekten. Methode der Molekularpathologie ist zunächst die PCR (Polymerase Chain Reaction), um das genetische Material zu vermehren. Anschließend wird die Erbinformation dann durch spezielle Nukleasen zu definierten Fragmenten gespalten. Per Hybridisierung (bekannte Nukleotidsequenzen binden an die Fragmente) können diese Frequenzen dann charakterisiert werden.

Untersuchung am toten Patienten

Die Kennzeichen des Todes wurden bereits in Kapitel 1 erläutert. Die Diagnostik nach dem Tod besteht in einer Obduktion. Diese ist bei unklarer oder unnatürlicher Todesursache Pflicht. Bei Tod durch eine Straftat kommt es zu einer gerichtlichen Obduktion, die von Rechtsmedizinern durchgeführt wird.
Der Klinikpathologe hat hauptsächlich mit der klinischen ObduktionObduktion zu tun, bei der im Krankenhaus verstorbene Patienten zur Klärung der Todesursache (Zusammenhang mit Grundkrankheit?) untersucht werden. Gleichzeitig können klinische Diagnose und Behandlung überprüft werden. Somit stellt eine Obduktion ein wichtiges Instrument zur Qualitätssicherung der klinischen Behandlung dar.

Für eine Obduktion braucht der Pathologe grundsätzlich das Einverständnis des Patienten bzw. der Angehörigen.

Bei einer Obduktion werden die einzelnen Organe entnommen, gewogen und zunächst makroskopisch beurteilt. Dies umfasst auch die Eröffnung der Organe und deren Gefäße (besonders am Herzen) zum Ausschluss von Thrombosen oder Ähnlichem. Suspektes Gewebe wird auch mikroskopisch beurteilt. Sämtliche Befunde müssen bei einer Obduktion genauestens dokumentiert werden.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Pathologische Diagnostik befasst sich vor allem mit der Beurteilung von Geweben und deren Zellen/Strukturen.

  • Die Morphologie von Geweben lässt sich makroskopisch und mikroskopisch beschreiben.

  • Zu einer genauen Analyse bedient man sich spezieller färberischer oder immunhistochemischer Methoden.

  • Die molekularpathologische Diagnostik dient der Analyse von DNA- und/oder RNA-Sequenzen.

Organdiagnose

Organdiagnose:ZNSFür einen Pathologen ist es sehr wichtig, die physiologisch-histologischen Strukturen des menschlichen Körpers zu kennen, um pathologische Prozesse abgrenzen zu können. Ferner muss der Pathologe bei fehlender/falscher Präparatbeschriftung zur richtigen Organdiagnose finden.

ZNS

Gehirn

GehirnDas Gehirn wird in Rinde (Zellkörper, graue Substanz) und Mark (Fortsätze der Neuronen, weiße Substanz) unterteilt (Abb. 9.1).

Aufgrund der lipidreichen Myelinscheide von Nervenfasern erscheint die Markregion weiß.

Die Hirnrinde ist aus mehreren Neuronenschichten aufgebaut. Ventrikelräume sind von Ependymzellen ausgekleidet. Der Liquor cerebrospinalis wird vor allem im Bereich der Plexus choroidei in den Ventrikelräumen gebildet.

Hirnhäute

HirnhäuteDie Hirnhäute sind folgendermaßen (von außen nach innen) angeordnet:
  • Dura mater: aus straffem kollagenem Bindegewebe

  • Arachnoidea: umfasst den Subarachnoidalraum, von zarten Bindegewebetrabekeln durchzogen; zur Dura hin existieren mehreren Lagen flacher Meningozyten ( Neurothel).

  • Pia mater: aus Meningozyten, Kollagenfasern und elastischen Fasern, reich an Blutgefäßen.

Rückenmark

RückenmarkIm Rückenmark lässt sich wie im Gehirn eine graue Substanz (zellreich) und eine umgebende weiße Substanz (faserreich) abgrenzen, zentral gelegen ist ein kleiner Kanal auffällig. Die graue Substanz lässt sich mit der Form eines Schmetterlings vergleichen, wobei die ventralen Flügelanteile dieses Schmetterlings als Vorderhörner, die dorsalen als Hinterhörner bezeichnet werden.
Der Zentralkanal ist durch Ependym ausgekleidet und enthält Liquor.

Schilddrüse

SchilddrüseOrgandiagnose:SchilddrüseDie Schilddrüse besteht aus Hohlräumen (Follikeln), die von einem Epithel (Follikelepithel) ausgekleidet sind und gespeichertes Schilddrüsenhormon (Kolloid) enthalten (Abb. 22.3).
Kalzitoninproduzierende Zellen der Schilddrüse (C-Zellen) lassen sich nur mit immunhistochemischen Methoden nachweisen.

Atemwege

Organdiagnose:AtemwegeDie Wand der Atemwege weist ein respiratorisches Epithel (prismatisch, mehrreihig, Flimmerhaare, Becherzellen) auf. Diesem Epithel folgt eine Binde- und Muskelgewebeschicht. Subepithelial lassen sich Drüsen erkennen. In der Wand von Trachea und Bronchien finden sich zusätzlich Knorpelspangen.
In den peripheren Anteilen der Luftwege (Bronchiolen, Bronchioli respiratorii) liegen keine Knorpelspangen vor. Das respiratorische Epithel ist nur einschichtig.
Zur Abwehr von Erregern enthält die Wand der Luftwege häufig Lymphfollikel.

Lunge

LungeDas histologische Bild der Lunge ist durch die Lungenbläschen (Alveolen) geprägt. Deren Wand ist sehr dünn und aus Pneumozyten sowie Kapillaren und vereinzelten Fibroblasten aufgebaut. Die Lungenbläschen erinnern strukturell an eine Bienenwabe (Abb. 22.6).
Das Alveolargewebe ist gegenüber der Thoraxhöhle durch eine Bindegewebe- und Epithelschicht abgegrenzt (Pleura visceralis). Das Rippenfell (parietale Pleura) kleidet die thoraxseitige Wand der serösen Pleurahöhle aus.

Gastrointestinaltrakt

Wandaufbau

Organdiagnose:GastointestinaltraktAls innerste Schicht, dem Lumen anliegend, besitzt der GI-Trakt eine Schleimhaut (MukosaMukosa), die aus einem Epithel, einer darunterliegenden Bindegewebeschicht (Lamina propria) und einer Muskelschicht (Lamina muscularis mucosae) besteht. Dieser Schleimhaut folgt eine Bindegewebeschicht (Submukosa) und schließlich zwei Muskelschichten (MuskularisMuskularis), wobei die innere ringförmig, die äußere längs ausgerichtet ist. Als letzte, äußerste Schicht findet man bei nicht vom Bauchfell bedeckten (extraperitoneal gelegenen) Darmabschnitten eine Schicht aus Bindegewebe (Adventitia). Bei intraperitonealen Abschnitten besteht diese Schicht aus einem Bindegewebe mit aufliegender Epithelschicht (SerosaSerosa).

Speiseröhre (Ösophagus)

ÖsophagusDer Ösophagus besitzt ein mehrschichtiges unverhorntes PlattenepithelPlattenepithel. In der Submukosa befindet sich ein umfangreiches venöses Geflecht.
Im unteren Ösophagusanteil können vermehrt muköse sowie submuköse Drüsen vorkommen.

Der Übergang des ösphagealen Plattenepithels in das gastrale ZylinderepithelZylinder-Epithel der Kardiaregion wird auch als Z-LinieZ-Linie bezeichnet.

Magen

MagenIm Magen bildet die Mukosa die sogenannten Magengrübchen (FoveolaeFoveolae). Das Mukosaepithel ist dabei einschichtig, prismatisch. Intrazelluläre Granula lassen die vermehrte schleimbildende Aktivität des Epithels erkennen. Drüsenschläuche münden in der Tiefe der Foveolae (Abb. 50.2).
Der Magen lässt sich in drei Anteile untergliedern, die sich hinsichtlich des Mukosaaufbaus unterscheiden. Die Mukosa der KardiaKardia (Eingang in den Magen, Abb. 8.2) ist vergleichsweise dünn, während die Foveolae sehr tief reichen. Man findet Drüsenformationen, die alkalischen Schleim bilden.
Der Magenkorpus und der Magenfundus nehmen den Hauptteil des Magens ein. Hier findet sich eine dicke Schleimhaut mit relativ flachen Magengrübchen. Die Drüsen in diesem Gebiet umfassen verschiedene Zellarten:
  • Belegzellen (eosinophil): bilden die Magensäure

  • Nebenzellen: bilden Schleime

  • Hauptzellen (basophil): bilden Pepsine (Enzym zur Verdauung)

  • endokrine Zellen: bilden Gastrin, Histamin, Serotonin, Somatostatin etc.

  • Stammzellen: für die Epithelregeneration

Der letzte Anteil des Magens, der Magenausgang (Pars pylorica, Antrum), besitzt eine relativ dicke Mukosa mit tiefen Foveolae (Abb. 50.2). Die Drüsen in diesem Gebiet bilden Schleim und Proteine (z. B. Pepsin, Lysozym). Spezielle G-Zellen produzieren Gastrin. Becherzellen in den Foveolae fehlen. Dafür sind oftmals Lymphfollikel in diesem Bereich zu beobachten.

Dünndarm

DünndarmSubmukosa und Mukosa des Dünndarms sind zu Falten (Kerckring-FaltenKerckring-Falten) aufgeworfen. Die Mukosa bildet auf diesen Falten zusätzlich noch einmal zottenartige Strukturen mit dazwischenliegenden Krypten. Die prismatischen Epithelzellen (Enterozyten) weisen Mikrovilli auf. Neben diesen resorbierenden Enterozyten finden sich im Epithel auch Becherzellen (Schleimproduktion) und endokrine Zellen. Typischerweise liegen in den Krypten Paneth-Körnerzellen mit ihren eosinophilen Granula. Sie dienen der Erregerabwehr. Die Lamina propria des Dünndarms ist reich an Zellen des Immunsystems.
Für den ersten Abschnitt des Dünndarms (Duodenum, Abb. 9.2) sind tubuläre Drüsenschläuche (Brunner-Drüsen) typisch, in denen alkalischer Schleim zur Neutralisierung der Magensäure gebildet wird.
Der letzte Dünndarmabschnitt (Ileum) weist verkleinerte Kerckring-Falten auf. Typisch für diesen Abschnitt sind die Peyer-Plaques. Diese bestehen aus Lymphfollikeln und liegen zumeist in der Mukosa.
Der mittlere Abschnitt (Jejunum) des Dünndarms weist weder Brunner-Drüsen noch Peyer-Plaques auf.

Dickdarm

DickdarmDie Dickdarmmukosa imponiert durch ihre vielen eng aneinanderliegenden Krypten ohne Paneth-Körnerzellen. Das Epithel wird neben prismatischen, resorbierenden Zellen aus Becherzellen aufgebaut. Die Lamina propria ist reich an Abwehrzellen (Abb. 9.3).

Die Regeneration des Schleimhautepithels erfolgt bei Dünn- und Dickdarm basal aus den Krypten, beim Magen basal aus den Foveolae.

Blinddarm
BlinddarmDer Blinddarm (Appendix vermiformis) imponiert histologisch durch ein üppiges lymphatisches Gewebe mit vielen Lymphfollikeln und parafollikulärem Gewebe. Krypten können durch das lymphatische Gewebe abgeflacht sein.

Leber

Nieren

NierenOrgandiagnose:NierenIn der Niere wird Blut in den Glomeruli filtriert, die in den Nierenkörperchen (Malpighi-Körper) gelegen sind. Die filtrierte Flüssigkeit wird von hier in ein Röhrensystem (Tubuli) geleitet, in dem eine kontrollierte Rückresorption stattfindet. Aus dem Tubulussystem gelangt die Flüssigkeit schließlich in die Sammelrohre, von wo aus das Filtrat über das Nierenkelchsystem in das Nierenbecken, den Harnleiter und schließlich in die Harnblase gelangt.
Die Nieren sind histologisch in Mark und Rinde unterteilt. Im Mark finden sich sogenannte Markpyramiden, die in das Nierenkelchsystem einmünden. Diese Pyramiden bestehen aus dem Tubulussystem. Die Tubuli sind von einem kubischen bzw. prismatischen Epithel ausgekleidet. Zwischen den Pyramiden ziehen Sammelrohre (Markstrahlen) bis in die Nierenrinde.
In der Nierenrinde finden sich die Nierenkörperchen sowie ein dichtes Gefäßsystem. Auch proximale Tubulusabschnitte sind hier zu finden (Abb. 9.4).
Die Nierenkörperchen werden von einer Arteriole gespeist. Diese Arteriole bildet im Glomerulus Kapillarschlingen, die von Podozyten (Zellen mit Fußfortsätzen) umgeben sind. Zwischen Kapillaren und Podozyten liegt eine Basalmembran. Ein Bindegewebe mit speziellen phagozytosefähigen Zellen (Mesangiumzellen) füllt den interkapillären Raum aus.

Geschlechtsorgane

Geschlechtsorgane der Frau

Ovar
Organdiagnose:GeschlechtsorganeOvarDie Eierstöcke bestehen histologisch aus einer Rinden- und einer Markregion. Im Mark finden sich Bindegewebe, Blut- und Lymphgefäße.
Die Rinde besteht aus spinozellulärem Bindegewebe. In dieses Bindegewebe sind die Eizellen eingelagert, die sich zu den Eifollikeln weiterentwickeln. In einem Ovar sind immer mehrere Follikel in verschiedenen Entwicklungsstufen zu beobachten. Die Follikel weisen dabei unterschiedliche Größen, ein Follikelepithel und eine kollagene Faserschicht (Theca internaTheca interna) auf.
Der hormonproduzierende Gelbkörper entsteht nach Eisprung aus dem zurückbleibenden Follikel.
Gebärmutter
GebärmutterDie Uteruswand ist in drei Schichten gegliedert (von innen nach außen):
  • EndometriumEndometrium: Schleimhaut, bestehend aus Epithel, schlauchförmigen Drüsen und zellreichem Bindegewebe; geschlängelte Arterien und Venen. Das Endometrium weist je nach Zyklusphase unterschiedliche Dicken auf.

  • MyometriumMyometrium: dicke Muskelschicht aus glatten Muskelzellen

  • PerimetriumPerimetrium: bestehend aus BG-Schicht und Epithelzellen (Serosa).

Der Gebärmutterhals (Zervix) bildet den Übergang vom Uterus in die Vagina. Hier findet sich ein prismatisches Epithel, das Schleim sezerniert.

Der Übergang des Zylinderepithels in vaginales unverhorntes Plattenepithel im Bereich der Portio uteri wird mit dem Begriff der Transformationszone beschrieben.

Geschlechtsorgane des Mannes

Hoden
HodenDer eierförmige Hoden ist von einer dicken Bindegewebehaut (Tunica albuginea) überzogen. Im Inneren des Hodens befinden sich Samenkanälchen. Diese sind durch bindegewebige Septen in Läppchen unterteilt.
Die Samenkanälchen sind lange, gewundene schlauchförmige Gänge. Ihr Epithel wird aus Keimzellen sowie Stützzellen (Sertoli-Zellen) aufgebaut. Die Keimzellen wandeln sich zu Spermien, die im Lumen der Kanälchen zu finden sind. Sertoli-ZellenSertoli-Zellen dienen als strukturelle Stütze der Keimzellen.
Zwischen den Samenkanälchen liegt das interstitielle Gewebe. Dieses besteht aus lockerem Bindegewebe, Fibroblasten und Muskelzellen. Die großen Leydig-ZellenLeydig-Zellen des interstitiellen Gewebes sind für die Testosteronproduktion verantwortlich.
Die Samen werden aus den Samenkanälchen in die Nebenhoden (Epididymidis), den Hauptspermatozoenspeicher, weitergeleitet. Die Nebenhoden bestehen aus einem von Epithel ausgekleideten Gangsystem, in dem die Spermatozoen reifen können. Aus den Nebenhoden werden die Spermien über den Samenleiter (Ductus deferens) in die Harnröhre geleitet.
Prostata
ProstataDie Prostata umschließt den Harnleiter und die Samenleiter, die in der Prostata zusammengeführt werden.
Die Prostata an sich übernimmt die Produktion von Proteasen. Diese verflüssigen das Ejakulat.
Prostatagewebe besteht aus schlauchförmigen, durch Faltung charakterisierten Drüsenverbänden. Zwischen diesen Drüsen liegt muskelreiches Bindegewebe. Das Epithel der Drüsen ist prismatisch und zudem zumeist zweischichtig (abhängig vom Testosteronspiegel).

Die Prostata lässt sich in eine periurethrale Mantelzone, eine diese umgebende Innenzone und eine abschließende Außenzone unterteilen.

Weibliche Brust (Mamma)

MammaDas Gewebe der weiblichen Brust besteht aus Drüsenläppchen, die in ein bindegewebiges, fettreiches Gerüst eingebettet sind. Von den Drüsenläppchen (Endstücke) führen Milchgänge zu den Ausführungsgängen Richtung Mamille.
Die Drüsen der Brust produzieren während und nach der Schwangerschaft die Muttermilch (Laktation). Ansonsten befinden sich die Drüsen in einer Art Ruhezustand.
Die Drüsenläppchen bestehen aus verzweigten, von einem flachen Epithel ausgekleideten tubulären Segmenten (AzinusAzinus). Hier finden sich auch zusätzliche Myoepithelzellen. Ein Lumen ist nur spärlich oder aber gar nicht zu erkennen. Bei der laktierenden Drüse hingegen sind die Lumen breit ausgeprägt, das Epithel erscheint hoch.

Knochen

Organdiagnose:KnochenKnochen kann histologisch als kompakte, feste Knochenmasse (Kompakta) oder als dreidimensionales Netzwerk aus Knochenbälkchen (Spongiosa) imponieren.
Die Knochenstruktur besteht dabei aus Lamellen von verkalktem Material, die sich zu langen Röhren (Osteonen) anordnen. In der Mitte dieser Röhren verlaufen Gefäße (Havers-Kanäle). In einem Knochen findet man viele dieser Osteone nebeneinander.
Die Knochenmasse (Osteoid), die vor allem aus Kollagen Typ I und Hydroxylapatitkristallen besteht, wird von Osteoblasten synthetisiert.

Knochenmark

KnochenmarkDas Knochenmark ist das blutbildende System des Menschen. Es befindet sich in den Zwischenräumen von spongiösem Knochen und besteht aus retikulärem Bindegewebe, in das erythropoetische Stammzellen, Fibroblasten, Fettzellen, Makrophagen und andere Leukozyten, Plasmazellen und Megakaryozyten eingebettet sind. Knochenmark ist reich an blutführenden Gefäßen.
Beim adulten Menschen findet die Blutbildung nur noch in Femur, Humerus, Wirbeln, Rippen, Sternum und Anteilen der Beckenknochen statt. Dieses blutbildende Knochenmark wird auch als rotes Knochenmark (Abb. 9.5) bezeichnet. Das Knochenmark der anderen Knochen besteht hingegen hauptsächlich aus Fettzellen (gelbes Knochenmark).

Haut

Die Haut besteht aus drei großen Schichten (Abb. 3.1). Die oberste, der Umwelt ausgesetzte Schicht ist die EpidermisEpidermis.
Diese besteht aus mehrschichtigen Plattenepithelzellen (Keratinozyten), wobei die oberste Schicht (Stratum corneum) aus abgeschilferten, toten Zellen und die unterste Schicht aus Stammzellen und neu gebildeten Epithelzellen besteht. Neben den Keratinozyten finden sich auch pigmentbildende Zellen (Melanozyten), antigenpräsentierende Zellen (Langerhans-Zellen) und Lymphozyten in der Epidermis.
Der Epidermis folgt die DermisDermis. Diese besteht aus einem straffen Bindegewebe, in das neben Kollagenfasern auch elastische Fasern eingelagert sind. Die Dermis ist reich an Gefäßen und Nerven.
Die unterste Schicht der Haut bildet die SubkutisSubkutis. Diese besteht hauptsächlich aus Fettgewebe mit einer bindegewebigen Septierung. Hier finden sich auch Blutgefäße und Nerven. Typisch für die Subkutis sind die Vater-Pacini-Körperchen, die histologisch vergleichbar einer aufgeschnittenen Zwiebel imponieren. Sie sind für das Druck- und Vibrationsempfinden verantwortlich.
Hautdrüsen und Haare ziehen in ihrer Struktur von der Subkutis bis an die Oberfläche der Haut.

Lymphknoten

Abbildung 5.5.

ZUSAMMENFASSUNG

  • Zellreiche Areale im ZNS erscheinen grau, faserreiche Areale hingegen weiß.

  • Die Wand des GI-Trakts besteht aus Mukosa, Submukosa und Adventitia.

  • Die Nieren sind in Mark und Rinde gegliedert, wobei die Nierenkörperchen in der Rinde liegen.

  • In der Cervix uteri findet sich eine epitheliale Transformationszone.

  • Die Mammae bestehen aus Drüsen und einem fettreichen Bindegewebe.

  • Die Haut ist histologisch in die Epidermis, die Dermis und die Subkutis unterteilt.

Holen Sie sich die neue Medizinwelten-App!

Schließen