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B978-3-437-43307-8.00002-6

10.1016/B978-3-437-43307-8.00002-6

978-3-437-43307-8

Atrophie, HypertrophieHypertrophie und HyperplasieHyperplasie.

[L231]

OsteoporoseOsteoporose als Beispiel einer Atrophie des Knochengewebes.

  • a.

    Normaler Wirbelkörper.

  • b.

    Wirbelkörper bei hochgradiger Osteoporose mit Verschmälerung und Rarefizierung der Trabekel und Reduktion der Wirbelkörperhöhe.

  • a.

    [M680]

  • b.

    [M680]

Zwerchfellfurchen der Leber:ZwerchfellfurchenLeber. Ein chronischer Zwerchfelltiefstand führte hier zur Druckatrophie der Leber, was keine negativen Auswirkungen auf die Leberfunktion hat, aber die Chronizität des Zwerchfelltiefstands belegt.

[M681]

Das Hervortreten dicker Muskelbündel der Harnblasen-Detrusormuskulatur bei einem chronischen Abflusshindernis nennt man Balkenharnblase. Sie ist ein Beispiel für eine HypertrophieHypertrophie glatter Muskulatur.

[M681]

Die Knochenmark:HyperplasieHyperplasie:KnochenmarkKnochenmarkhyperplasie aller drei Zellreihen (Erythropoese, Megakaryozyten und Granulopoese) führte zu einer numerischen Atrophie des Fettmarks. Die Ursache dafür war ein vermehrter Abbau des Blutes in der Milz (Hypersplenismus).

[M681]

Einfache Hyperplasie des Endometrium:HyperplasieEndometriums bei fehlendem Eisprung (Follikelpersistenz) mit einer zu langen Östrogenstimulation. Die Endometriumdrüsen proliferieren dann weiter, ohne in die Sekretionsphase überzugehen. Das Endometrium ist verbreitert. Die Drüsenschläuche werden zystisch erweitert.

[M682]

Beispiele für RiesenzelleRiesenzellen.

  • a.

    Langhans-Riesenzelle innerhalb eines Tuberkulose-Granuloms.

  • b.

    Fremdkörperriesenzellen um Fadenmaterial.

  • c.

    Virusinfizierte Riesenzellen bei Herpes-simplex-Virus-Stomatitis.

  • d.

    Zytomegalie-virusinfizierte Zellen in der Lunge (EulenaugenzellenEulenaugenzellen).

  • e.

    Hodgkin-Zellen als Beispiel für einkernige Tumorriesenzellen sind große atypische Lymphozyten mit großem Nukleolus; vergleiche die umliegenden normalen Lymphozyten.

  • f.

    Mehrkernige Tumorriesenzelle eines Leiomyosarkoms.

  • a.

    [M681]

  • b.

    [M682]

  • c.

    [M681]

  • d.

    [M680]

  • e.

    [M681]

  • f.

    [M682]

Paraffinschnitt einer großtropfigen Leber:VerfettungLeberzellverfettung in den Azinuszonen 2 und 3. In der Zone 1 sind die Hepatozyten nicht verfettet (zur Orientierung das Periportalfeld rechts oben).

[M682]

Tigerung des Herzens.

[M681]

Intrazelluläres Hyalin:

  • a.

    unregelmäßig begrenzte Mallory-Denk-Mallory-Denk-HyalinKörperchen innerhalb mehrerer Hepatozyten.

  • b.

    Councilman-Councilman-KörperchenKörperchen (hyaline Einzelzellnekrose in der Leber = Apoptose eines Hepatozyten) bei Virushepatitis.

  • c.

    Russell-Russell-KörperchenKörperchen in Plasmazellen im Bereich einer chronischen plasmazellreichen Entzündung der Mundschleimhaut.

  • a.

    [M681]

  • b.

    [M682]

  • c.

    [M681]

Exogene und endogene Pigmente.

  • a.

    Metallose des umgebenen Weichgewebes einer Hüftkopfendoprothese.

  • b.

    Pseudomelanosis coli.

  • c.

    Anthrakose in pleuranahem interstitiellem Lungenparenchym.

  • d.

    Hämosiderinspeichernde Alveolarmakrophagen infolge chronischer Blutstauung der Lungen bei Linksherzinsuffizienz (Berliner-Blau-Reaktion).

  • a.

    [M681]

  • b.

    [M681]

  • c.

    [M681]

  • d.

    [M682]

  • a.

    PsammomkörperchenPsammomkörperchen in einem Meningeom.

  • b.

    Verkalkter Plazentarest im Uterus.

  • a.

    [M682]

  • b.

    [M681]

Apoptosekörperchen in der Kolonschleimhaut bei einer Graft-versus-Host Reaktion nach Knochenmarktransplantation.

[M682]

Mechanismen der Apoptose:MechanismusApoptose.

[M682; L231]

  • a.

    Koagulationsnekrose mit hämorrhagischem Randsaum (Milzinfarkt).

  • b.

    Käsige Nekrose in einem Hiluslymphknoten der Lunge.

  • a.

    [M681]

  • b.

    [M681]

  • a.

    Enzymatische Fettgewebenekrose mit Kalkseifenbildung bei akuter Pankreatitis.

  • b.

    Traumatische Fettgewebenekrose mit schaumzelligen Makrophagen um kleine ÖlzysteÖlzysten.

  • a.

    [M681]

  • b.

    [M681]

Subakute Leber:DystrophieLeberdystrophie. Ausgedehnte, konfluierende Kollapsfelder untergegangener Hepatozyten in den Azinuszonen 2 und 3 (oben und rechts), noch vitale, aber auch bereits geschädigte Parenchymzellen in der Zone 1 (links unten).

[M682]

Arteriolosklerose bei diabetischer Diabetes mellitus:NephropathieNephropathie. Siehe auch die Tubulusatrophie rechts im Bild. PAS-Reaktion.

[M681]

AL-Amyloidose der roten Pulpa der Milz (Schinkenmilz).

  • a.

    Makroskopisch gleichmäßige, trockene, feste Schnittfläche (SchinkenmilzSchinkenmilz).

  • b.

    Diffuse Amyloidablagerungen führen zu einer Atrophie des Milzparenchyms (Kongorotfärbung).

  • c.

    Im polarisierten Licht erscheinen die jeweils in der entsprechenden Polarisationsrichtung gelegenen Fibrillen grün.

  • a.

    [M681]

  • b.

    [M681]

  • c.

    [M681]

Leberregeneration nach einem überstandenen Kreislaufversagen. Zahlreiche Mitosen von Hepatozyten.

[M681]

NeuromNeurom: Aus dem traumatisch geschädigten Nerv sprossen Axone aus, und es proliferieren Schwann-Zellen, Kapillaren und Fibroblasten.

[M680]

Rippenfraktur (wenige Wochen alt) mit Frakturheilungsstörung aufgrund inkompletter Ruhigstellung. Man sieht den Frakturspalt, kleine Resorptionszysten, Bindegewebekallus, aber auch schon Knochenkallus, Kompakta und Spongiosa des angrenzenden Knochens. In solchen Fällen kann eine Pseudarthrose entstehen.

[M681]

MetaplasieMetaplasie

  • a.

    Plattenepithelmetaplasie der Cervix uteri bei chronischer Zervizitis.

  • b.

    Intestinale Metaplasie im Magenantrum bei chronischer Gastritis.

  • c.

    Knöcherne Metaplasie in der Skelettmuskulatur nach Trauma (Myositis ossificans). Einzelne Muskelzellen liegen zwischen den Knochentrabekeln.

  • a.

    [M681]

  • b.

    [M682]

  • c.

    [M681]

  • a.

    Strahlenbedingte Atypien der Epithelien der Rektumschleimhaut nach Bestrahlung eines Prostatakarzinoms.

  • b.

    Hochgradige Verbreiterung und Hyalinisierung der Intima einer kleinen Arterie bei Strahlenvaskulopathie in der Adventitia des Ösophagus.

  • a.

    [M681]

  • b.

    [M681]

  • a.

    Silikosegranulom in einem Lymphknoten vom Lungenhilus. Die Silikate gelangen über die Lymphwege von der Lunge in Lymphknoten und führen auch dort zur Fibrose.

  • b.

    Asbestkörperchen im Lungengewebe bei Asbestose (Berliner-Blau-Reaktion).

  • a.

    [M682]

  • b.

    [M682]

Begriffe rund um KachexieInvolutionHypoplasieHypertrophieHyperplasieAtrophieAdaptationAnpassungsreaktionen

Tab. 2.1
Begriff Definition
Adaptation Reversible funktionelle und strukturelle Anpassung eines Organismus, eines Organs, einer Zelle oder Zellgruppe an veränderte Bedingungen oder Reize
Hypertrophie Zunahme der Organ- oder Gewebemasse im Rahmen einer Anpassungsreaktion durch Zellvergrößerung
Hyperplasie Zunahme der Organ- oder Gewebemasse im Rahmen einer Anpassungsreaktion durch Zellvermehrung
Atrophie Abnahme der Organ- oder Gewebemasse eines zuvor normal entwickelten Organs/Gewebes im Rahmen einer Anpassungsreaktion; einfache Atrophie: Abnahme der Zellgröße; numerische Atrophie: Abnahme der Zellzahl
Hypoplasie Ein Begriff, der keine Anpassungsreaktion beinhaltet, sondern eine angeborene oder anlagebedingte Unterentwicklung eines Organs/Gewebes. Die normale Größe des Organs/Gewebes wird nicht erreicht.
Involution Rückbildung der Masse eines Organs im Sinne einer physiologischen Atrophie (z. B. allgemeine Organverkleinerung im Alter, Thymusinvolution) oder Rückkehr zum Normalzustand nach Hyperplasie (z. B. Involution der laktierenden Mamma und des postpartalen Uterus)
Kachexie Atrophie des gesamten Organismus, z. B. im Rahmen einer Tumorkrankheit

Amyloidproteine und ihre Vorläuferproteine

Tab. 2.2
Amyloidprotein Vorläuferprotein Grunderkrankung Bevorzugte Lokalisation
AA Amyloidprotein A (Akute-Phase-Protein) Chronische Entzündungen
Tumoren
Niere
Leber
Milz
Nebenniere
2M β2-Mikroglobulin Langzeithämodialyse Sehnenscheiden
Ligamente
Gelenke
AE Endokrine Peptidhormone
AI Inselamyloid-Polypeptid Diabetes mellitus Typ II Pankreasinseln
ACal Kalzitonin medulläres Schilddrüsenkarzinom Karzinomgewebe
AANF Atriales natriuretisches Hormon Sporadisch Vorhofmyokard
AL Immunglobulin-Leichtketten (kappa oder lambda) Plasmozytom
Lymphoplasmozytisches Lymphom
Primäre AL-Amyloidose
Niere
Leber
Milz
Myokard
Gefäße
ATTR Transthyretin (Präalbumin) Familiäre Amyloidneuropathie
Senile kardiovaskuläre Amyloidose
Peripheres Nervengewebe
Myokard
Aβ-Vorläuferprotein Alzheimer-Demenz
Down-Syndrom
Amyloidangiopathie
Gehirn (Gefäße, Plaques)
APrP Prion-Protein Spongiforme Enzephalopathie Gehirn

Einteilung von Geweben und Zellpopulationen nach ihrem Proliferationsstatus

Tab. 2.3
Proliferationsstatus Beispiele
Labile Zellpopulationen (mitotisch) Alle Oberflächenepithelien (z. B. Epidermis, Schleimhautepithelien des Urogenital- und Gastrointestinaltrakts), zellbildendes Knochenmark, lymphatisches Gewebe, Keimepithel der Spermiogenese
Stabile Zellpopulationen (reversibel postmitotisch) Leberparenchymzellen, Tubulusepithelien der Niere, Parenchymzellen exokriner und endokriner Drüsen, Bindegewebe- und Endothelzellen, Zellen der glatten Muskulatur, Chondrozyten, Osteozyten
Permanente Zellpopulationen (irreversibel postmitotisch) Ganglien-, Herzmuskel-, Skelettmuskelzellen

Wundheilung und Knochenfrakturheilung

Tab. 2.4
Wundheilung Knochenfrakturheilung Zeitlicher Verlauf
Blutung, Blutgerinnung Blutung, Blutgerinnung, Frakturhämatom Sofort
Exsudation und Resorption 6 h bis 2 Tage
Proliferation, Granulationsgewebe Proliferation, Granulationsgewebe, bindegewebiger Kallus 2–20 Tage
Narbige Reparatur Bildung von Geflechtknochen = provisorischer knöcherner Kallus 10 Tage bis 4 Wochen
Knöcherner Umbau; Bildung von Lamellenknochen = endgültiger knöcherner Kallus 4 Wochen bis mehrere Monate

Verbrennungsgrade und ihre Folgen

Tab. 2.5
Grad Auswirkung Intensität der Schädigung Heilung
I Rötung, Schwellung (Entzündung) Oberste Epidermis (z. B. Sonnenbrand) Restitutio ad Integrum
II Brandblasen (Epidermisnekrosen) Epidermis und Anteile des Koriums Restitutio ad Integrum
III Nekrosen Epidermis, Korium und Subkutis Heilung unter Narbenbildung
IV Verkohlung der Haut und des tiefer gelegenen Gewebes Haut, Muskulatur und eventuell Knochen Große Narben, evtl. Amputation

Typische Erkrankungen durch RaucherkrankheitenMitraucherkrankheitenTabakrauch

Tab. 2.7
Raucherkrankheiten Mitraucherkrankheiten
Maligne Tumorerkrankungen:
  • Karzinome der Lippen, Mundhöhle, Larynx

  • Bronchialkarzinome

  • Harnblasenkarzinome

  • Nierenkarzinome

  • Pankreaskarzinome

  • Ösophaguskarzinome

Atherosklerose:
  • Koronarsklerose und Myokardinfarkt

  • Atherosklerose der das Gehirn versorgenden Gefäße mit Zerebralinfarkt

  • Atherosklerose der Beinarterien mit der Folge der Extremitätengangrän

Chronische Lungenerkrankungen:
  • Chronische Bronchitis

  • Chronisches substanzielles Lungenemphysem

  • Schleimhautreizungen

  • Konjunktivitis, verminderte Tränenbildung

  • Stomatitis, verminderte Speichelbildung

  • Gastritis, verminderte Bildung protektiven Schleims

Raucherassoziierte Erkrankungen:
  • Histiozytosis X

  • Spontanpneumothorax bei jungen Männern

  • Winiwarter-Buerger-Syndrom (Endangiitis obliterans)

Alle Raucherkrankheiten treten auch bei Mitrauchern häufiger auf als bei Nichtrauchern.
Außerdem Sonderfall:
Fetopathien:
  • Intrauterine chronische Hypoxie

  • Hemmung der zerebralen Entwicklung

  • Mindergröße der Plazenta und Plazentainsuffizienz

  • Mindergröße des Fetus, bezogen auf das Schwangerschaftsalter

  • Frühgeburtlichkeit

  • Vorzeitige Plazentalösung

Anpassungsreaktionen, Zell- und Gewebetod, Regeneration und Reparatur, Umwelt und Ernährung

Silvia Ribback

Frank Dombrowski

  • 2.1

    Anpassung15

    • 2.1.1

      Atrophie16

    • 2.1.2

      Hypertrophie und Hyperplasie19

    • 2.1.3

      Riesenzellen21

  • 2.2

    Zell- und Gewebeschäden22

    • 2.2.1

      Reversible Schäden22

    • 2.2.2

      Zellalterung25

    • 2.2.3

      Pigmentablagerungen26

    • 2.2.4

      Verkalkungen28

  • 2.3

    Intravitaler Zell- und Gewebetod29

    • 2.3.1

      Apoptose (programmierter Zelltod)29

    • 2.3.2

      Nekrose30

    • 2.3.3

      Dystrophie34

  • 2.4

    Extrazelluläre Veränderungen34

    • 2.4.1

      Fibrosen34

    • 2.4.2

      Extrazelluläres Hyalin35

    • 2.4.3

      Sonstige Matrixveränderungen35

    • 2.4.4

      Angeborene Matrixdefekte36

    • 2.4.5

      Amyloid und Amyloidosen36

  • 2.5

    Regeneration und Reparatur38

    • 2.5.1

      Proliferationsaktivität von Zellen38

    • 2.5.2

      Regeneration, Reparatur und ihre Störungen39

    • 2.5.3

      Komplexe reparative Heilungsvorgänge41

  • 2.6

    Metaplasie44

    • 2.6.1

      Plattenepithelmetaplasie44

    • 2.6.2

      Intestinale Metaplasie45

    • 2.6.3

      Metaplastische Knochenbildung45

  • 2.7

    Umwelt und Ernährung45

    • 2.7.1

      Physikalische Noxen46

    • 2.7.2

      Chemische Noxen51

    • 2.7.3

      Umwelttoxine55

    • 2.7.4

      Fremdkörper und inertes Fremdmaterial55

    • 2.7.5

      Suchtstoffe55

    • 2.7.6

      Ernährung57

IMPP-Hits

Folgende Themenkomplexe wurden bisher häufig vom IMPP gefragt:

  • Amyloidose

  • Metaplasien

  • Physikalische und chemische Noxen

  • Schadstoffe als Ursachen anerkannter Berufskrankheiten

  • Folgen des Alkoholabusus

Anpassung

Eine Änderung der Bedingungen innerhalb und außerhalb der Zellen führt zu einer Anpassungsreaktion, um eine Homöostase im Gewebeverband zu gewährleisten. Diese Adaptionen, die grundsätzlich reversibel sind, können zu einer Verkleinerung oder Vergrößerung der Zelle, des Gewebeverbands oder des gesamten Organs führen (Tab. 2.1, Abb. 2.1). Diese Veränderungen können im Rahmen einer Erkrankung, d. h. pathologisch, oder physiologisch auftreten. Die nachfolgenden Begriffe können auch für Zellorganellen (z. B. Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum) oder Zellverbände histologischer Einheiten (Leberazini, Drüsenazini, Nephrone, Knochenbälkchen) verwendet werden.

Merke

Obwohl Atrophien und Hypertrophien/Hyperplasien wie alle Anpassungsreaktionen grundsätzlich reversibel sind, können schwere sowie andauernde Zellschäden eine Wiederherstellung des Ausgangszustands verhindern.

Atrophie

Eine AtrophieAtrophie ist die Verkleinerung eines vorher zu normaler Größe entwickelten Gewebeverbands oder Organs. Die Abnahme der Zellgröße wird als Atrophie:einfacheeinfache Atrophie, die Abnahme der Zellzahl als numerische Atrophie:numerischeAtrophie bezeichnet (Abb. 2.1). Beides kann miteinander kombiniert sein. Beruht die Mindergröße eines Organs auf einer ontogenetischen Entwicklungsstörung wird, dies als HypoplasieHypoplasie bezeichnet.
Mechanismen
Alle Gewebe existieren im Gleichgewichtszustand zwischen Neubildung und Abbau, entweder von Zellen bei labilen Geweben oder von Zellorganellen wie in den langlebigen Zellen der stabilen oder der permanenten Gewebe (Kap. 2.5.1). Ist diese Homöostase gestört und resultiert eine negative Bilanz bei reduzierter Neubildung oder verstärktem Abbau, atrophiert das Gewebe.
Einfache Atrophie
Bei Atrophie:einfacheeinfacher Atrophie eines Organs verkleinert sich das Volumen der Parenchymzellen durch verminderte Neubildung oder einen gesteigerten Abbau von Zellorganellen. Die letztgenannte Reduktion der funktionellen Substanz wird durch zelluläre Autophagie (lysosomaler Abbau, z. B. von Mitochondrien) oder mithilfe von Proteasomen nach Bindung von Ubiquitin an die abzubauenden Proteine (z. B. Zytoskelett) realisiert.
Numerische Atrophie
Die Atrophie:numerischeReduktion der Zellzahl bei numerischer Atrophie beruht in labilen Geweben
  • auf einer Hemmung der Zellneubildung, z. B. Atrophie der Dünndarmschleimhaut nach Einwirkung ionisierender Strahlen (Kap. 2.7.1.4),

  • auf einem erhöhten Zellverlust, z. B. Zottenatrophie im Dünndarm aufgrund einer glutensensitiven Enteropathie (Zöliakie, Kap. 13.6.3.3).

In den stabilen Geweben und in Dauergeweben ist eine numerische Atrophie stets Folge eines Zellverlusts, meist durch Apoptose (Kap. 2.3.1).
Physiologische Atrophie, Involution
Zustände Atrophie:physiologischeeiner physiologischen Atrophie entstehen unabhängig von krank machenden Bedingungen und sind mit dem Alter assoziiert.
Involutionsatrophie
Hier Involutionsatrophiesind Organe betroffen, die nach Erfüllung ihrer Funktion rückgebildet werden:
  • Embryogenese: frühe Nierenanlagen, Ductus thyreoglossus, Nabelgefäße, Ductus arteriosus Botalli

  • Im frühen Erwachsenenalter: physiologische Atrophie des Thymusgewebes und Ersatz durch Fettgewebe

  • Nach vorübergehender Vergrößerung: laktierende Mamma, gravider Uterus

Menopausale Atrophie von Uterus und Ovarien
Die menopausal Atrophie:menopausaleeinsetzende Atrophie der Ovarien führt zum irreversiblen Schwund der Follikel und zur Fibrose des Stromas. Die nach Wegfall der Hormonstimuli entstehende Atrophie des Endometriums ist meist durch englumige, manchmal auch kleinzystisch ausgeweitete Drüsen mit flachen Epithelien und niedriger Schleimhauthöhe charakterisiert.

Merke

Eine Hyperplasie des Endometriums bei postmenopausalen Frauen gibt immer einen Hinweis auf eine exogene Hormonzufuhr oder eine neu einsetzende endogene Hormonproduktion durch Tumoren (Kap. 7.8.3.1).

Altersatrophie
Die Atrophie:altersbedingteAltersatrophieAltersatrophie stellt eine Adaptation an rückläufige Anforderungen dar, wie z. B.:
  • Altersatrophie des Herzens und der Leber: Begleitphänomen einer solchen Atrophie ist oft die Anhäufung von intrazellulärem LipofuszinLipofuszinpigment (Kap. 2.2.3) infolge zellulärer Autophagie, das für die schon makroskopisch sichtbare Braunfärbung Atrophie:braunedes Gewebes (braune Atrophie) verantwortlich ist.

  • Altersatrophie der Haut: nachlassende Proliferationsaktivität der Reservezellschicht und eine Änderung der Zusammensetzung der extrazellulären Matrix.

  • Osteoporose im Alter: Atrophie des Knochens in Form einer Verschmälerung der Kompakta und einer Verschmälerung und Rarefizierung der Spongiosabälkchen (Abb. 2.2) mit vermehrter Knochenbrüchigkeit.

  • Altersatrophie des Gehirns: makroskopisch mit einer Verschmälerung der Gyri und einer Erweiterung der Sulci sowie der Hirnventrikel.

Pathologische Atrophie
Lokalisierte Atrophien
Die Atrophie:lokalisierteAtrophie eines Organs, einer Organgruppe oder eines Organteils kann durch die folgenden häufigen Ursachen entstehen:
Vaskuläre Atrophie
Eine chronisch verringerte Blutversorgung (Ischämie), meist im Rahmen einer arteriellen Verschlusskrankheit bei schwerer Arteriosklerose, führt zu einer Atrophie der abhängigen Gewebe, z. B. der Niere (arteriosklerotische Schrumpfniere).
Druckeinwirkung
Bei der DruckatrophieAtrophie:DruckatrophieDruckatrophie wird lokal eine Durchblutungsminderung im angrenzenden Parenchym verursacht, z. B. in der Umgebung expansiv wachsender Tumoren oder raumfordernder Prozesse (z. B. chronischer Abszess). Weitere Beispiele einer Druckatrophie sind:
  • Pulsierendes Aortenaneurysma mit einem Schwund des angrenzenden Knochengewebes (Rippen, Wirbelkörper)

  • Atrophie der Nierenrinde und hydronephrotische Sackniere durch chronischen Harnstau

  • Stauungsatrophie der Azinuszone 3 der Leber bei Muskatnussleberchronischer Rechtsherzinsuffizienz (Muskatnussleber)

  • Zwerchfellfurchen der Leber bei chronischem Zwerchfelltiefstand (beim chronischen substanziellen Lungenemphysem Kap. 11.3.1.2) mit vertikal verlaufenden Furchen (Abb. 2.3). (Anders als sog. Schnürfurchen, die horizontal verlaufen, durch den Druck der unteren Rippen entstehen und früher häufig bei Korsettträgerinnen auftraten.)

Inaktivitätsatrophie
Kommt InaktivitätsatrophieAtrophie:Inaktivitätsatrophiees im Bereich des Bewegungsapparats zu einer erzwungenen Ruhigstellung (z. B. nach einer Knochenfraktur), atrophiert die Skelettmuskulatur schnell; bei sehr langer Ruhigstellung wird auch Knochengewebe resorbiert (Inaktivitätsosteoporose).
Denervationsatrophie
Noch Denervationsatrophieausgeprägter ist die neurogene Atrophie im Skelettmuskel bei fehlender Innervation, sei es nach Nervendurchtrennung oder nach Störung der motorischen Neuronen. Bei Wiederherstellung der Innervation ist die Inaktivitätsatrophie reversibel.
Verlust der endokrinen Stimulation
  • Fehlende Östrogenstimulation, postmenopausal oder bei antiöstrogener Therapie: Atrophie des Endometriums, des Vaginalepithels, der Mamma und des Knochens. Die sehr häufige postmenopausale Osteoporose führt zur erhöhten Knochenbrüchigkeit bei Bagatelltraumen und stellt ein großes Gesundheitsproblem bei der älter werdenden Bevölkerung dar. Hierfür sind eine physiologische Atrophie, Inaktivitätsatrophie und ein Verlust der hormonellen Stimulation gemeinsam verantwortlich.

  • Partielle oder vollständige Zerstörung der Adenohypophyse (Panhypopituitarismus): Atrophie der Schilddrüse, des Genitals und der Nebennierenrinde bei fehlender Produktion von TSH, FSH, LH und ACTH.

  • Atrophie der Zona fasciculata der Nebenniere bei exogener oder endogener (durch einen Tumor) Zufuhr von Glukokortikoiden und damit fehlender Stimulation durch ACTH. Dies ist der Grund dafür, dass nach einer hoch dosierten Kortisontherapie die Kortisonmedikation langsam „ausgeschlichen“ werden muss, damit infolge der Atrophie keine plötzliche Nebenniereninsuffizienz auftritt.

Entzündung
Ausgeprägte Atrophie:entzündungsbedingteAtrophien können auch im Zusammenhang mit akuten oder chronischen Entzündungen entstehen (Kap. 5), z. B.:
  • Hodenatrophie bei Orchitis

  • Schilddrüsenatrophie bei chronischer Thyreoiditis

  • Atrophie des exokrinen Pankreas bei chronischer Pankreatitis

Begleitphänomene einer Atrophie
Manchmal Atrophie:lipomatösewird der durch Reduktion des atrophierenden Gewebes frei werdende Raum durch eine vikariierende Vermehrung (Vakatwucherung) von Fettgewebe eingenommen, z. B. bei Schrumpfnieren zwischen Nierenbecken und Nierenhilus oder in einem atrophischen Lymphknoten. Bekannt ist auch die Neubildung von Fettgewebe bei altersbedingter Atrophie der Speicheldrüsen, bei Muskelatrophie, bei Atrophien des blutbildenden Knochenmarks sowie bei der physiologischen Thymusatrophie (siehe oben).
Generalisierte Atrophien
Hungeratrophie
Langfristiger HungeratrophieAtrophie:HungerAtrophie:generalisierteNahrungsmangel (Kap. 2.7.6.2) oder eine Behinderung der Nahrungsaufnahme (z. B. durch tumorbedingte oder entzündliche Stenosen im Magen-Darm-Trakt) führen zu generalisierten Atrophien. Es resultieren ein weitgehender Schwund des Fettgewebes, manchmal als sog. gallertige Atrophie:gallertigeDegeneration, sowie eine hochgradige Reduktion der Skelettmuskulatur, aus deren Abbau der Organismus seinen Bedarf an Aminosäuren deckt. Auch die Epithelien aller Drüsen und die Dünndarmzotten atrophieren kombiniert einfach und numerisch.
Tumorkachexie
Generalisierte Atrophien Tumor:KachexieKachexiekönnen auch im Rahmen maligner Tumorerkrankungen auftreten, ohne dass eine unmittelbare Störung der Nahrungsaufnahme vorliegt. Die pathogenetischen Mechanismen einer solchen Tumorkachexie sind Entzündungsmediatoren der Tumorzellen und der begleitenden Entzündungszellen, die zur Beeinflussung des Hypothalamus mit der Folge einer Inappetenz führen, sowie toxische Produkte aus Tumorzellnekrosen (Kap. 7.8.2.1).

Hypertrophie und Hyperplasie

Hypertrophie und HypertrophieHyperplasieHyperplasie führen zu einer reversiblen Massenzunahme eines Gewebes oder Organs, und zwar bei der Hypertrophie durch Zellvergrößerung und bei der Hyperplasie durch Zellvermehrung.

Merke

In beiden Fällen entsteht das Wachstum als Anpassung auf geänderte Bedingungen, was sie vom Tumorwachstum (Kap. 7) unterscheidet.

Auf subzellulärer Ebene findet bei beiden anabolen Gewebereaktionen eine Vermehrung der Zellorganellen statt. Zytoplasmakomponenten werden neu synthetisiert und der intrazelluläre Abbau durch zelluläre Autophagie und Proteolyse wird reduziert.
Hypertrophie
Als Hypertrophie Hypertrophiebezeichnet man die Vergrößerung einer Zelle oder eines Organs aufgrund der Volumenzunahme der einzelnen Zellen durch anabole Prozesse. Dabei nimmt die Zahl der Organellen und der Strukturproteine zu. Eine kurzfristige Zellschwellung im Rahmen einer Zellschädigung bezeichnet man nicht als Hypertrophie. In manchen Fällen kann auch der Chromosomensatz vervielfacht werden (tetraploid, oktoploid). Dies nennt man Polyploidisierung.
Kompensatorische Hypertrophie
Auslösender Reiz ist eine vermehrte Arbeitsbelastung:
  • Skelettmuskelhypertrophie: Durch SkelettmuskelhypertrophieHypertrophie:kompensatorischekörperliches Training vergrößert sich der Muskelfaserquerschnitt durch eine Vermehrung von Myofibrillen. Abzugrenzen ist die Pseudohypertrophie, bei der anstelle untergegangenen Muskelgewebes vikariierendes Fettgewebe gebildet wird.

  • Balkenharnblase (z. B. bei Prostatahyperplasie, Abb. 2.4): Die Balkenharnblaseglatte Muskulatur der Harnblase vergrößert sich meist bei einer Harnabflussstörung, sodass die queren Muskelfaserbündel die Schleimhaut vorwölben und sichtbar werden.

  • Hypertrophie des linken oder rechten Herzventrikels: durch HerzmuskelhypertrophieMehrarbeit der Herzmuskulatur bei Druck- oder Volumenbelastung (z. B. arterielle Hypertonie, Aortenklappenstenose/-insuffizienz, pulmonale Hypertonie). Neben der Vermehrung der Zytoplasmamasse ist auch die DNA-Synthese stimuliert, sodass die Zellkerne sich durch eine Vervielfachung der DNA-Menge stark vergrößern, also polyploidisieren („Kastenkerne“; Details Kap. 9.2.1). Beim Bierherzen ist Bierherzdie Pathogenese der alkoholinduzierten Hypertrophie des Herzens nicht gänzlich geklärt; morphologisch zeigen sich Riesenmitochondrien und ein Nebeneinander von hypertrophierten und atrophierten Muskelfasern.

  • Vermehrung des endoplasmatischen Retikulums im Lebergewebe: bei längerer Einnahme bestimmter Medikamente (z. B. Schlafmittel, Analgetika) mit einer Aktivierung der metabolisierenden mischfunktionellen Oxidasen.

Hormonelle Hypertrophie
Unter vermehrtem Einfluss von Östrogenen in der Schwangerschaft vergrößert sich der Uterus reversibel (gravider Uterus).
Hyperplasie
Als Hyperplasie wird die Vergrößerung eines Organs aufgrund der Zunahme der Zellzahl bezeichnet. Hyperplasien Hyperplasiehaben dieselben Ursachen wie Hypertrophien, setzen allerdings die Fähigkeit eines Gewebes zur Zellteilung voraus. Mechanismen, die eine Zellproliferation verursachen sind ein Überschreiten der kritischen Zellgröße bei einer Hypertrophie, eine Aktivierung von Transkriptionsfaktoren durch Protoonkogene und eine Beeinflussung des Zellzyklus durch Wachstumsfaktoren (Kap. 7.5.2).
Überlastungshyperplasie
Bei einer vorbestehenden Hypertrophie eines Gewebes geht diese bei anhaltender funktioneller Belastung in eine ÜberlastungshyperplasieHyperplasie:ÜberlastungHyperplasie über, z. B.:
  • Epidermishyperplasie bei chronischer Hautschädigung (Klavus bzw. Hühnerauge)

  • Gingivahyperplasie bei chronischem Druck einer Zahnprothese

Regeneratorische Hyperplasie
Nach einem ausgedehnten Zelluntergang Hyperplasie:regeneratorischekönnen regenerationsfähige Gewebe den Zellverlust durch eine gesteigerte Proliferationsaktivität der Parenchymzellen wieder ausgleichen, z. B. bei einer Knochenmark:Hyperplasiereaktiven Knochenmarkhyperplasie einer oder aller drei Zellreihen, häufig bei gesteigertem Verbrauch im peripheren Blut (Abb. 2.5):
  • Granulopoese: Vermehrung granulopoetischer Vorstufen im Rahmen akuter oder chronischer Infektionen mit granulozytärer Entzündungsreaktion (z. B. chronischer Abszess, Sepsis)

  • Erythropoese: Steigerung der Erythropoese bei Blutverlusten (Blutungsanämie, hämolytische Anämie), zusätzlich megaloblastäre Reifungsstörungen bei perniziöser Anämie (= Vitamin-B12-Mangelanämie infolge einer chronischen atrophischen Gastritis)

  • Thrombopoese: Vermehrung der Megakaryozyten bei gesteigertem Verbrauch von Thrombozyten (z. B. bei Verbrauchskoagulopathie)

Hyperplasien des Knochenmarks führen meist zu einer Reduktion des Fettmarkanteils. Ein hyperplastisches Knochenmark kann auch die Bereiche wieder besiedeln, die beim Erwachsenen nur noch Fettmark enthalten, wie die Diaphyse der langen Röhrenknochen. In extremen Fällen findet die Hämatopoese auch extramedullär in der Milz oder der Leber statt.
Hyperplasie endokriner Organe und hormonabhängiger Organe
Hyperplasien endokriner Hyperplasie:endokrine OrganeOrgane mit konsekutiver Störung des hormonellen Regelkreises oder Tumoren können zur Über- oder Unterproduktion von Hormonen führen:
  • Struma nodosa et colloides: Bei Struma:nodosa et colloidesJodmangel kommt es über eine Stimulation durch TSH zu einer Hyperplasie der Schilddrüsenfollikel und zu einem zystischen, knotigen Umbau des Schilddrüsengewebes.

  • Nebenschilddrüsenhyperplasie: Bei NebenschilddrüsenhyperplasieHyperplasie:Nebenschilddrüseeiner chronischen Niereninsuffizienz führen eine verminderte Kalziumaufnahme durch den Darm (Cholecalciferolmangel) und ein Phosphatüberschuss zu einer Hyperplasie der Hauptzellen der Nebenschilddrüsen und zu einer vermehrten Parathormonausschüttung, was zu einer verstärkten Resorption von Kalzium aus dem Knochen und zu einer Hyperkalzämie führt (sekundärer Hyperparathyreoidismus).

  • Nesidioblastose (Inselhyperplasie): Feten NesidioblastoseInselhyperplasiereagieren auf eine chronische Hyperglykämie (Glukoseüberangebot durch die Mutter z. B. bei Schwangerschaftsdiabetes) mit einer Hyperplasie der Beta-Zellen der Langerhans-Inseln. Die vermehrte Ausschüttung von Insulin führt in der Leber des Fetus zur vermehrten Bildung und Ausschüttung von Insulin-Like-Growth-Factor 1 und dieser wiederum zur Ausschüttung von Wachstumshormon in der Hypophyse und folglich zu einem Riesenwuchs des Fetus (Makrosomie).

  • Nebennierenrindenhyperplasie, besonders im NebennierenrindenhyperplasieHyperplasie:NebennierenrindeBereich der Zona fasciculata, bei übermäßig produziertem ACTH:

    • Cushing-Krankheit (Kap. 18.6.1) durch einen primären Hypophysentumor

    • Adrenogenitales Syndrom, verursacht durch einen Enzymdefekt der Kortisol- bzw. Aldosteronsynthese

    • Ektope ACTH-Bildung im Rahmen eines paraneoplastischen Syndroms (Kap. 7.8.3.1)

  • Einfache Hyperplasie des Endometriums (Abb. 2.6): durch Hyperöstrogenismus bei Follikelpersistenz im Ovar, Hyperplasie:EndometriumEndometrium:Hyperplasiepolyzystischen Ovarien, hormonproduzierenden ovariellen Tumoren oder aber auch bei starker Adipositas (Fettgewebe kann Östrogene synthetisieren!)

Riesenzellen

Schon Riesenzelleinnerhalb des physiologischen Zellbestands gibt es Zellarten, die um ein Vielfaches größer sind als die meisten anderen Zellen, z. B. Megakaryozyten des Knochenmarks, manche Ganglienzellen oder Osteoklasten. Treten derart übergroße Zellen unter pathologischen Bedingungen auf, spricht man von Riesenzellen. Riesenzellen enthalten oft mehrere bzw. sehr viele Zellkerne (≥ 100). Es gibt aber auch Formen mit nur einem, meist ebenfalls stark vergrößerten und abnorm gestalteten Zellkern.
Fusionsbedingte (synzytiale) Riesenzellen
Vielkernige Riesenzelle:vielkernigeRiesenzelle:fusionsbedingteRiesenzellen (Abb. 2.7) entstehen häufig durch Zellfusion. Dazu sind unter bestimmten Bedingungen insbesondere Zellen des Monozyten-Makrophagen-Systems in der Lage.
  • Riesenzellen vom Typ Langhans sind charakteristisch bei der Tuberkulose:RiesenzellenTuberkulose (Kap. 5.4.2, Kap. 6.5.2.3) und bei der Sarkoidose (Kap. 5.4.2). Die Zellkerne sind geordnet, häufig halbkreis- oder kreisförmig entlang der äußeren Zellgrenze.

  • Fremdkörperriesenzellen entstehen Fremdkörperriesenzellennicht nur als Reaktion auf exogene Fremdpartikel, sondern auch auf endogen entstandenes Material, z. B. Cholesterinkristalle, Keratinlamellen oder Harnsäurekristalle bei Gicht (Kap. 5.4.2) oder Lipidspeicherung bei Hyperlipidämie als Touton-Riesenzellensogenannte Touton-Riesenzellen.

  • Synzytiale Riesenzellen entstehen auch als zytopathischer Effekt bei Viruserkrankungen (z. B. Riesenzellhepatitis bei Kindern, Herpes-simplex-Virus-Stomatitis (Kap. 6.4.2.2).

Nicht fusionsbedingte Riesenzellen
Diese Riesenzellen entstehen durch eine abnorme Ansammlung von DNA oder Protein in einer Zelle.
  • Zytomegalievirus-Infektion (Kap. 6.4.2.4): Namengebend ist das Phänomen der zytopathischen Riesenzellbildung.

  • Tumorriesenzellen (Abb. 2.7): Störungen im Mitoseablauf (DNA-Replikation ohne komplette Kernteilung und ohne Aufteilung der Zellmasse in zwei Tochterzellen), z. B. bei malignen Melanomen, Sarkomen und bei manchen Karzinomen. Diagnostisch wichtig sind die Tumorriesenzellen beim Hodgkin-Hodgkin-LymphomLymphom Hodgkin-Riesenzellenals einzelne Hodgkin-Riesenzellen und Riesenzelle:Typ Reed-SternbergReed-Sternberg-Riesenzellenmehrkernige Sternberg-Reed-Riesenzellen (Kap. 10.3.5.2).

Zell- und Gewebeschäden

Bevor unten die Ursachen (schädigende Noxen) besprochen werden, sollen zunächst die geschädigten Zellen und Gewebe im Mittelpunkt stehen. Zellschäden können reversibel sein und ein Weiterleben der Zelle ermöglichen oder irreversibel zum Zelltod führen. Es gilt dabei das Grundprinzip der Toxikologie: „Die Dosis macht das Gift“. Leichte Schäden führen zu leichten, reversiblen Veränderungen, starke Schäden führen zum irreversiblen Zelluntergang, zum Zelltod. Nachfolgend werden zunächst die Schäden, von denen Zellen sich noch erholen können, aufgeführt.

Reversible Schäden

Woran erkennt man morphologisch, dass Zellen geschädigt sind?
Hydropische Zellschwellung
Bei ZellhydropsZellen:Schwellung, hydropischeeinem Zellhydrops findet sich eine Vermehrung intrazellulären Wassers, ein Zellödem. Es kann durch eine hypoosmolare Umgebung der Zelle (z. B. Beinaheertrinken im Süßwasser, hypoosmolare Infusion), aber auch durch einen Energiemangel der Zelle bedingt sein, was zu einer Störung der energieabhängigen Natrium-Kalium-ATPase mit Natrium- und Wasserakkumulation im Zellplasma, den Mitochondrien oder dem endoplasmatischen Retikulum führt.
Lichtmikroskopisch stellen sich die betroffenen Zellen als geschwollen dar, das Zytoplasma ist weniger anfärbbar und trüb, die Zellgrenzen treten deutlicher hervor (z. B. subletale Schädigung von Hepatozyten durch Tetrachlorkohlenstoff). Ein Zellhydrops ist immer nur kurzfristig von Zellen tolerabel.
Verfettung
Von Zellen:VerfettungVerfettung spricht man, wenn Fettsubstanzen – meist Neutralfette – in lichtmikroskopisch sichtbarer Form im Zytoplasma von Zellen, die im Normalzustand kein oder nur wenig Fett enthalten, abgelagert werden. Bei der Verfettung von Parenchymzellen werden vermehrt anfallende Fettsäuren als Triglyzeride abgelagert, die in der wässrigen Phase des Zytoplasmas kugelförmige Tropfen bilden.
Leberverfettung
Die Leber:VerfettungFettablagerungen in Leberzellen können feintropfig, mittelgroß sowie weit größer als der Zellkern werden (Abb. 2.8). Häufigste Ursachen sind eine allgemeine Adipositas, Diabetes mellitus Typ II, Alkoholabusus, Medikamente (z. B. Steroide), Hepatitis C und Toxine (z. B. α-Amanitin, bakterielle Toxine). Ab einer 50-prozentigen Verfettung der Parenchymzellen spricht man von einer Fettleber. Bei Leber:Verfettungstärkerem Ausmaß der Verfettung ist das Organ vergrößert, gelblich verfärbt und von teigiger Konsistenz.
Der Verfettung liegen drei verschiedene Mechanismen zugrunde:
  • Vermehrtes Angebot an die Zelle: Eine verstärkte Lipolyse im peripheren Fettgewebe mit nachfolgender Triglyzeridämie ist ein wichtiger Faktor für die Verfettung beim Diabetes mellitus (Kap. 8.2.4), beim akuten Alkoholexzess und in der Anfangsphase eines Hungerzustands. Zum vermehrten Anfluten von Fettsubstanzen kommt es auch nach fettreichen Mahlzeiten, was aber nur zu einer vorübergehenden feintropfigen Verfettung führt. Bei einer chronischen Überernährung führt die vermehrte Insulinausschüttung mit einem anhaltenden Glukoseüberangebot zu einer Verfettung der Leber durch eine Aktivierung der Fettsäuresynthase.

  • Gestörte Metabolisierung in der Zelle: Störungen der oxidativen Energiegewinnung führen unter anderem zu einer Akkumulation von Fettsäuren, die dann in Triglyzeride umgewandelt werden. Bei der alkoholtoxischen Leberverfettung treten folgende metabolische Veränderungen in den Hepatozyten auf:

    • Vermehrtes Angebot an Triglyzeriden durch periphere Lipolyse (siehe oben)

    • Erhöhter NADH/NAD-Quotient und damit eine gesteigerte Fettsäure- und Glycerin-3-Phosphat-Synthese durch den Abbau von Ethanol zu Acetaldehyd über die Alkoholdehydrogenase

    • Verminderter Verbrauch von Fettsäuren in der β-Oxidation

  • Verzögerter Abtransport aus der Zelle: Störungen des Abtransports von Fett aus den Leberzellen bei einem allgemeinen Proteinmangel bei langfristigem Hunger führt ebenfalls zu einer Akkumulation von Neutralfetten.

Herzverfettung
Eine Verfettung Herzverfettungder Kardiomyozyten tritt z. B. im Rahmen einer chronischen Hypoxidose (z. B. bei einer stenosierenden Koronararteriosklerose) betont subendokardial auf. Typischerweise sind diese Areale quer zum Faserverlauf ausgerichtete gelbe Streifen, was makroskopisch als Tigerfellzeichnung imponiert (Abb. 2.9). Die Streifen kommen dadurch zustande, dass der Sauerstoffmangel im Kapillarverlauf prävenulär stärker ist als am Anfang der Kapillare. Vor den Venolen ist dann die Verfettung stärker, was zu der Tigerung führt.
Davon zu unterscheiden ist die Lipomatosis cordis. Damit Lipomatosis cordiswird eine Fettablagerung außerhalb der Kardiomyozyten im Interstitium, die als Vakatfettwucherung nach einem Myokardinfarkt oder im Rahmen einer allgemeinen Adipositas auftritt, beschrieben.
Lipoidnephrose
Die LipoidnephroseSpeicherung von Fetttröpfchen in Tubulusepithelzellen der Nieren tritt im Rahmen einer erheblichen Filterfunktionsstörung der Glomeruli (z. B. Glomerulonephritis) mit einer gesteigerten Rückresorption von Fetten aus dem Primärharn auf, kann aber auch Folge einer Hyperlipidämie sein.
Fettspeichernde Makrophagen, Lipophagen
Lagern sich Fette oder Cholesterinbestandteile extrazellulär nach Zelluntergängen (Nekrosen) oder durch chronische Entzündungsprozesse ab, werden sie häufig durch Makrophagen phagozytiert und in membranbegrenzten Vakuolen Lipophagengespeichert (Lipophagen), z. B.:
  • Gallenblase: cholesterinspeichernde Makrophagen innerhalb der Lamina propria der Mukosa, die makroskopisch als kleine gelbweiße Stippchen Cholesteatosisimponieren (Cholesteatosis).

  • Gehirn: Nekrosen des lipidreichen Hirngewebes werden von der Mikroglia resorbiert, die dann im Randbereich des untergegangenen Bezirks als Fettkörnchenzellen einen wenige Tage bis Wochen alten Infarkt demarkieren.

  • Haut: Im Rahmen einer Fettstoffwechselstörung bilden sich bei ausgeprägter Hyperlipoproteinämie kleine Knötchen lipidspeichernder Histiozyten in der Kutis, oft in den Augenlidern (Xanthome, Xanthelasmen).

  • Arterielle Gefäße: Bei der Atherosklerose werden Lipide extra- und intrazellulär in Makrophagen in der Intima abgelagert (Fettstreifen/„fatty streaks“ als früheste Läsion der Atherosklerose).

Histologie
Bei der normalen Gewebepräparation (Entwässerung, Paraffineinbettung) werden die Triglyzeride aus den Zellen herausgelöst, sodass im lichtmikroskopischen Bild leere runde Aussparungen imponieren (Fettvakuolen). Das Fett selbst lässt sich nur im nicht entwässerten Gewebeschnitt nachweisen (z. B. in Gefrierschnitten mit einer Sudanrotfärbung).
Intrazelluläres Hyalin
Als HyalinHyalin bezeichnet man allgemein Strukturen, die lichtmikroskopisch eine homogene, blass-eosinophile Beschaffenheit haben.
Vorkommen
Ein physiologisches Beispiel ist die Matrix des hyalinen Knorpelgewebes. Hyalines Material als Zeichen einer pathologischen Veränderung findet man als
  • extrazelluläres Hyalin: Es wird später als bindegewebiges und vaskuläres Hyalin besprochen. Auch die Amyloidosen gehören dazu (Kap. 2.4.5).

  • intrazelluläres Hyalin: Dies sind intrazelluläre eiweißreiche Ablagerungen, die Ausdruck einer Zellschädigung sind.

Mallory-Denk-Körperchen
Beim Mallory-Denk-Hyalin in der Mallory-Denk-HyalinLeber (Abb. 2.10) handelt es sich um dichte filzartige Aggregate von Filamenten des Zytoskeletts (Zytokeratine) und Ubiquitin als Bestandteil des intrazellulären Proteolysesystems. Sie sind unregelmäßig begrenzt mit einem scholligen („hirschgeweihartigen“) Aussehen und lassen sich immunhistochemisch mit einem Antikörper gegen den Ubiquitin-Protein-Komplex nachweisen. Häufig sind sie bei einer Fettleber bzw. einer Fettleberhepatitis ein Indiz für eine alkoholtoxische Leberschädigung; sie können aber auch infolge anderer Ätiologien auftreten, sind also nicht spezifisch für die alkoholische Fettlebererkrankung.
Sekretproteine
Hier handelt es sich um Ablagerungen von Sekretproteinen im Innenraum des rauen ER. Beispiele dafür sind die hyalinen Eiweißtropfen im Leberparenchym bei α1-Antitrypsin-Mangel, die sich kräftig in der PAS-Reaktion nachweisen lassen (Kap. 8.2.2.7) sowie Russell-Körperchen in Plasmazellen, die aus Immunglobulinen bestehen und durch eine gestörte Sekretion bei chronischen Entzündungen entstehen können (Abb. 2.10).
Resorbierte Proteine
In proximalen Tubulusepithelzellen der Niere findet man beim nephrotischen Syndrom (Kap. 12.2.4.1) kugelförmige hyaline Eiweißablagerungen, die durch die hohe Proteinkonzentration im Primärharn per Endozytose entstehen (hyalintropfige Degeneration).
Apoptosekörperchen
Apoptosen von proteinreichen Zellen imponieren als hyaline Körperchen, z. B. die Councilman-Körperchen Councilman-Körperchenbei einer Virushepatitis (Abb. 2.10b, Kap. 14.3.1). Für die betroffene apoptotische Zelle besteht also schon ein irreversibler Schaden, für das Gewebe aber aufgrund der Regenerationsfähigkeit ein reversibler Schaden.

Zellalterung

Molekulare Alterung (insbesondere langlebige Zellen)
Durch Zellen:Alterung, molekularedas Einwirken freier Radikale, ionisierender Strahlen und toxischer Metaboliten auf die DNA können Mutationen und epigenetische Veränderungen resultieren, die zwar nicht unbedingt zum Zelltod, aber doch zu Funktionsbeeinträchtigungen langlebiger Zellen führen. Es altern auch Makromoleküle in Membranen und im Zytoskelett langlebiger Zellen aufgrund derselben Prozesse, die auch die Nukleinsäuren schädigen. Diese Makromoleküle können zwar prinzipiell ersetzt werden (Autophagie und Proteasomen), was aber nicht immer in genügendem Ausmaß geschieht und deshalb die Zellen molekular altern lässt. Auch sind sehr weit ausgereifte Zellen molekular älter und gegenüber plötzlichen Veränderungen der Umgebungsbedingungen weniger gut anpassungsfähig, also nicht so „flexibel“ wie weniger weit ausgereifte Zellen. Man darf sich das durchaus auch analog zu Jung und Alt bei Pflanzen und Menschen/Tieren einprägen.
Replikative Alterung (Gewebe mit kurzlebigen Zellen)
Die Zellen:Alterung, replikativeAnzahl der Zellteilungszyklen der somatischen Zellen ist genetisch kontrolliert. Verantwortlich ist die stetige Verkürzung der Telomeren am Ende der Chromosomen und damit der Verlust genetischen Materials (in Form der Terminal Repeats) bei jeder Zellteilung. Sie garantieren die vollständige Replikation der informativen DNA. Sind sie zu kurz, verschmelzen die Chromosomenenden, und die Zelle wird in ihrer Teilung inhibiert. Kann der Chromosomenschaden nicht behoben werden, wird der Apoptoseprozess (Kap. 2.3.1) initiiert. Die Zellen des mitotisch aktiven Erneuerungsgewebes/Stammzellen (Kap. 2.5) besitzen eine Telomerase, die den Informationsverlust an den Chromosomenenden repariert, sodass die Zellen potenziell immortal sind.

Merke

Maligne Tumorzellen besitzen auch oft eine Telomerase und sind dadurch uneingeschränkt teilungsfähig, umgehen also die replikative Zellalterung.

Pigmentablagerungen

Der PigmentablagerungenBegriff „Pigment“ wird generell für Substanzen mit Eigenfarbe gebraucht. Sie verleihen dem Gewebe einen eigenen Farbton und sind auch im ungefärbten histologischen Schnitt erkennbar. Pigmentablagerungen können Ausdruck einer Zell- oder Gewebeschädigung sein.
Exogene Pigmente
Anthrakose
Die tiefschwarze AnthrakoseVerfärbung von Lungengewebe entsteht durch anthrakotisches Pigment aus feinsten Kohlenstoffpartikeln (Ruß oder Kohlenstaub) der Atemluft, das in den Makrophagen in den Lymphbahnen der Lunge und in den Hiluslymphknoten abgelagert wird (Abb. 2.11).

Merke

Eine Anthrakose der Lunge ist Folge einer Kohlestaubbelastung (Bergarbeiter, Großstadtbewohner) und nicht des Zigarettenrauchens. Der Teer, der beim Rauchen inhaliert wird, ist blasser und führt nur bei starken Rauchern zu einer leichten Braunfärbung der Lunge.

Das Kohlestaubpigment ist kaum krankmachend, also weitgehend inert, solange nicht gleichzeitig Silikate (Kap. 2.7.2.2) abgelagert werden.

Metallose
Bei MetalloseMetallendoprothesen (z. B. Hüft- oder Knieendoprothesen) kommt es nicht selten durch einen Metallabrieb des Osteosynthesematerials zu einer chronischen Fremdkörperreaktion mit Phagozytose des Metalls durch Makrophagen und einer Graufärbung des umgebenen Weichgewebes.
Pseudomelanosis coli
Eine Pseudomelanosis coliBraunfärbung der Kolonschleimhaut (Pseudomelanosis coli) tritt entweder ohne erkennbare Ursache oder nach Laxanzienabusus auf. Dabei finden sich PAS-positive Granula innerhalb von Histiozyten der Lamina propria. Es besteht aus Abbauprodukten von Eiweißen und Lipiden.
Formalinpigment
Dieses Formalinpigmentschwarz erscheinende Pigment findet sich häufig als unregelmäßig verteilte Flecken im mikroskopischen Bild und stellt ein Artefakt dar. Es entsteht durch den Formalinfixationsprozess hauptsächlich des Hämoglobins und kann durch Bleichung entfärbt werden.
Endogene Pigmente
Hämoglobinabbaupigment
Hämoglobin kann intra- und extrazellulär degradiert werden, dabei entstehen verschiedene eisenhaltige und eisenfreie Abbauprodukte. Eisen lässt sich mit der Berliner-Blau-Reaktion nachweisen.
Hämosiderin
Das Hämosiderineisenhaltige Pigment (in der Hämatoxylin-Eosin-Färbung braun, positive Berliner-Blau-Reaktion) entsteht nur durch lysosomalen Abbau durch Zellen des retikulohistiozytären Systems (RHS). Nach hydrolytischem Abbau der Proteine (Hämoglobin, Ferritin) akkumulieren Aggregate von Eisen-(III)-Oxidhydrat. Eine SideroseSiderose des RHS ist häufig ein Zeichen eines gesteigerten Blutabbaus/-zerfalls, beispielsweise
  • lokal in der Umgebung von Hämatomen,

  • bei SideroseSiderose der Alveolarmakrophagen infolge chronischer Blutstauung des Lungenkreislaufs bei chronischer Linksherzinsuffizienz (Abb. 2.11),

  • bei Siderose der Retikulumzellen der Milz und des Knochenmarks nach Hämolysen (z. B. auch nach häufigen Bluttransfusionen),

  • bei Siderose der Kupffer-Stern-Zellen der Leber bei chronischer Rechtsherzinsuffizienz.

Praxistipp

Von der Siderose des RHS ist eine Siderose von Parenchymzellen zu unterscheiden, die nicht durch einen Hämoglobinabbau, sondern durch eine gestörte Eisenverwertung (z.B. in den Hepatozyten bei Alkoholikern) oder eine gesteigerte Eisenaufnahme aus dem Darm hervorgerufen wird (Hämochromatose, Kap. 8.2.2.8).

Hämatoidin
Das Hämatoidinextrazelluläre eisenfreie Pigment (in der Hämatoxylin-Eosin-Färbung rotbraune rhombenförmige Kristalle, negative Berliner-Blau-Reaktion) entspricht strukturell dem indirekten Bilirubin und entsteht extrazellulär durch einen Hämoglobinzerfall und nach der Abspaltung von Eisen, z. B. im Inneren einer Blutung. Es wird also nicht von Makrophagen abgebaut.
Bilirubin
Das Bilirubineisenfreie Abbauprodukt der Häm-Proteine innerhalb des RHS (in der Hämatoxylin-Eosin-Färbung gelbbraun, negative Berliner-Blau-Reaktion) entstammt v. a. der physiologischen Erythrozytenmauserung in der Milz mit nachfolgendem hämatogenem Transport als indirektes Bilirubin zur Leber. Außerdem entsteht es beim Abbau von Zytochromen und Myoglobin.
Hämatin
Reaktionsprodukt Hämatinvon Hämoglobin und Salzsäure im Magen (schwarzbraun). Es ist ein wichtiges Zeichen einer gastrointestinalen Blutung. Symptome sind typischerweise Erbrechen schwarzen Blutes (HämatemesisHämatemesis) und/oder Teerstuhl (MelaenaMeläna).
Lipogene Pigmente
Hierbei Lipopigmenthandelt es sich um intralysosomal akkumulierende Polymerisationsprodukte von gelbbrauner Eigenfarbe, die durch Peroxidation hochungesättigter Fettsäuren entstehen.
  • Lipofuszinpigment entsteht Lipofuszindurch zelluläre Autophagie (Verschmelzung von Autophagosomen mit Lysosomen) von Zytoplasmabestandteilen, Mitochondrien und endoplasmatischem Retikulum in langlebigen Zellen wie z. B. Leber-, Herzmuskel- oder Ganglienzellen. Nicht abbaubare Lipidbestandteile der entstehenden Bruchstücke bleiben als Lipopigment bestehen.

  • Zeroidpigment entsteht Zeroiddurch Heterophagie v. a. in Makrophagen, die z. B. nekrotisches Material per Phagozytose aufnehmen und lysosomal abbauen.

Melaninpigment
MelaninMelanin findet sich in der Haut und in den Haaren, Neuromelanin überwiegend in der Substantia nigra, der Chorioidea und der Retina des Auges.
Erkrankungen mit Hypopigmentierungen sind:
  • Albinismus: Tyrosinasedefekt

  • Phenylketonurie: generalisierte Tyrosinasehemmung

  • Pityriasis versicolor: Erregerbefall der Haut und lokale Tyrosinasehemmung

  • Vitiligo: Antikörperbildung gegen Melanozyten mit herdförmigem Fehlen der Hautpigmentierung

  • Parkinson-Syndrom: Abblassung durch Apoptosen der Substantia nigra

Eine typische Erkrankung mit Hyperpigmentierung ist die Addison-Krankheit mit fehlender Steroidhormonsynthese der Nebennierenrinde, verstärkter Freisetzung des melanozytenstimulierenden Hormons aus der Hypophyse und Melanozytenstimulation.

Verkalkungen

In Verkalkungenvielen Geweben, die normalerweise nicht verkalken, lagern sich infolge einer Degeneration oder einer anhaltenden Hyperkalzämie Kalziumsalze ab. Verkalkungen lassen sich in der Versilberungsreaktion nach von Kossa schwarz anfärben.
Dystrophische Verkalkung
In degenerativ verändertem Verkalkungen:dystrophischeoder nekrotischem Gewebe:
Degenerationsverkalkung
Nach apoptotisch (Kap. 2.3.1) induzierter Zelldegeneration wird das abgestorbene Gewebe durch die Verkalkung vom umgebenen normalen Gewebe abgegrenzt und „unschädlich“ gemacht. Beispiele sind:
  • Verkalkung der Media der Arterien (Typ Mönckeberg) nach Myozytenuntergängen

  • Herzklappenverkalkung

  • Calcinosis cutis nach lokaler Entzündung der Dermis, aber auch bei Hyperkalzinose

  • Otosklerose: Fixierung der Steigbügelplatte im ovalen Fenster

Nekroseverkalkung
Hier verkalken nekrotische (Kap. 2.3.2) Gewebeareale, die nicht resorbiert werden können.
  • Tuberkulöser Kreideherd nach käsiger Nekrose

  • Fettgewebenekrosen

  • Plazentareste (Abb. 2.12)

  • Abgestorbene Parasiten

  • Nach Venenthrombosen (Kap. 3.4): Phlebolithen

  • Innerhalb von Narbengewebe

Metastatische Verkalkung
Bei Verkalkungen:metastatischelänger dauernden Zuständen einer Hyperkalzämie treten oft gleichzeitig in mehreren Geweben/Organen Verkalkungen auf, die nicht primär degenerativ oder nekrotisch verändert sind. Eine Hyperkalzämie kann Folge eines gesteigerten Knochenabbaus durch einen primären oder sekundären Hyperparathyreoidismus sein (Kap. 2.1.2.1).
  • Pneumokalzinose („Tuffsteinlunge“): Verkalkung der Alveolarwände

  • Nephrokalzinose: tubuläre und interstitielle Verkalkungen

  • Myokardkalzinose

Verkalkungen innerhalb von Tumoren
Verkalkungen Verkalkungen:Tumorentreten in Tumoren als Zeichen einer regressiven Veränderung (Tumornekrosen) innerhalb gutartiger (z. B. Leiomyome des Uterus) und bösartiger Tumoren (z. B. Mammakarzinome) auf. Psammomkörperchen (Abb. 2.12) sind Psammomkörperchenkleine kalziumhaltige basophile, oft konzentrisch angeordnete Gebilde. Sie zeichnen bestimmte Tumorentitäten wie z. B. Meningeome und seröse Ovarialkarzinome aus.

Intravitaler Zell- und Gewebetod

Wenn Zellen oder Gewebe innerhalb des lebenden Organismus absterben, spricht man vom intravitalen Zelltod. Demgegenüber ist mit Autolyse und Heterolyse der Zelltod außerhalb des Organismus gemeint (Kap. 1).

Apoptose (programmierter Zelltod)

Dieser ApoptoseForm des Zelltods liegt eine programmartige Abfolge von Teilschritten auf molekularer Ebene zugrunde. Er ist Grundlage sowohl des physiologischen Zelltods, z. B. in labilen Geweben (Kap. 2.5.1) wie der Epidermis, der Dünndarmschleimhaut, der zyklischen Abstoßung des Endometriums, dem blutbildenden System oder auch während der Embryogenese und in den Keimzentren der Lymphknoten, als auch des pathologischen Zelltods durch exogene und endogene Zellschädigungen (DNA-Schäden, akkumulierte dysfunktionelle Proteine, virusinfizierte Zellen).
Eine Apoptose hat folgende mikroskopische Kennzeichen (Abb. 2.13):
  • Schrumpfung und Bildung blasiger Zytoplasmaprotrusionen bei Erhalt der Zytoplasmamembranintegrität

  • Verdichtung des Chromatins im Zellkern (Karyopyknose)

  • Fragmentierung des Zellkerns (Karyorrhexis)

  • Entstehung von Apoptosekörperchen, die entweder stark geschrumpfte Zellen oder deren Fragmente darstellen

  • Entweder Phagozytose von Apoptosekörperchen durch Nachbarzellen im Gewebeverband (z. B. Hepatozyten, Nierentubuluszellen, Tumorzellen), manchmal auch durch Makrophagen

  • Abtransport der Apoptosen mit Sekretflüssigkeiten in die Magen-Darm-Passage oder Abschilferung der Apoptosen von Oberflächen (z. B. Hornhautschuppen).

Merke

Eine akute Entzündungsreaktion wird – anders als bei vielen Formen der Nekrose – bei der Apoptose nicht hervorgerufen, da die Zytoplasmamembran erhalten bleibt.

Zum apoptotischen Absterben der Zelle kommt es entweder durch rezeptorvermittelte Signale oder primär durch intrazelluläre Mechanismen (Abb. 2.14). Beide enden in der Exekutionsphase, in der sich der Zelltod durch die genannten Apoptosemerkmale morphologisch manifestiert.
Apoptose durch rezeptorvermittelte Signale
Die wichtigsten Apoptose:rezeptorvermittelte SignaleApoptose einleitenden Ligand-Rezeptor-Systeme sind Mitglieder der TNF-Rezeptor-Familie und besitzen eine intrazelluläre Todesdomäne.
  • Fas-Ligand und der zugehörige Rezeptor Fas (CD95)

  • TNFα und der TNF-Rezeptor-1

Beiden Systeme bedürfen der Mitwirkung von Adapterproteinen (FADD/TRADD: Fas/TNF-Rezeptor-Adapter-Protein), die über ihre Todeseffektordomäne die apoptotische Exekution (siehe unten) einleiten. Das Tumorsuppressorgen p53 fördert die Apoptose durch eine Verlagerung von CD95 auf die Zelloberfläche.
Dieser extrinsische Weg der Apoptose ist besonders relevant für die Exekution autoreaktiver Lymphozyten, virusinfizierter Zellen oder auch transplantierter Zellen, die durch T-Lymphozyten als fremd erkannt werden.
Intrazelluläre Signale der Apoptose
Dies ist der Hauptmechanismus der Apoptose:intrazelluläre SignaleApoptose in allen Körperzellen und auch Tumorzellen. Er wird mittels intrazellulärer Mechanismen durch eine Permeabilitätssteigerung geschädigter Mitochondrien und die Freisetzung von Cytochrom C eingeleitet. Frei im Zytosol vorhandenes Cytochrom Cytochrom CC aktiviert Exekutionsmechanismen (siehe unten).
Proteine der Bcl-Familie kontrollieren diese Permeabilität. Sie werden durch folgende Faktoren beeinflusst:
  • Antiapoptotisch wirken Hormone (z. B. TSH auf Thyreozyten, ACTH auf die Zellen der Zona fasciculata der Nebennierenrinde) und Wachstumsfaktoren (z. B. der Transforming Growth Factor [TGF], Epidermal Growth Factor [EGF], Insulin-Like Growth Factor [IGF] usw.). Der Entzug solcher Liganden wirkt proapoptotisch und führt zum apoptotischen Zelluntergang, mittelfristig zu einer numerischen Atrophie.

  • Proapoptotisch wirken Ca2+, Sauerstoffradikale, Bestrahlungsschäden, Toxine und ein vermindertes Substratangebot.

Das Protoonkogen c-Bcl-2 wirkt antiapoptotisch durch eine Prävention der Cytochrom-C-Freisetzung und eine Inhibierung von Adaptorproteinen. Wirken proapoptotische Faktoren auf die Zelle ein, reagieren Sensoren der Bcl-2-Familie mit einer Antagonisierung von c-Bcl-2 mit konsekutiver Öffnung von Kanälen in der Mitochondrienmembran.
Exekutionsphase der Apoptose
Gemeinsame Endstrecke ist die Aktivierung einer autokatalytischen proteolytischen Kaskade, bei der v. a. Caspasen wirksam werden. Sie degradieren das Nukleo- und Zytoskelett sowie nukleäre Proteine. Aktiviert werden auch Endonukleasen, die eine internukleosomale DNA-Spaltung zu DNA-Fragmenten hervorrufen. Gelelektrophoretisch resultiert die Fragmentierung in einem DNA-Laddering, histologisch stellt sich eine homogene Chromatinverklumpung dar.

Nekrose

Der Begriff der NekroseNekrose umfasst die Formen des intravitalen Zell- und Gewebetods, bei denen die Kennzeichen der Apoptose fehlen. Die Grenze zwischen Nekrose und Apoptose lässt sich allerdings nicht immer scharf ziehen. Nekrosen kommen nur unter krankhaften Bedingungen vor.
Ätiologie und Pathogenese
Ursachen von Nekrosen sind:
  • Hypoxidosen

  • Schäden durch Hitze und Strahlen

  • Toxine

  • Mechanisch bedingte Verletzungen

  • Bakterielle und virale Infektionen

  • Immunpathologische Mechanismen der humoralen und zellulären Zytotoxizität (Kap. 4)

Die zelluläre Antwort auf schädigende Stimuli hängt dabei von der Art, Dauer und Schwere des Einflusses ab. Niedrige Dosen eines Toxins oder kurze Ischämieperioden verursachen reversible Zellschäden, wobei höhere Dosen desselben Toxins oder anhaltende Durchblutungsstörungen Apoptosen oder Nekrosen hervorrufen.
Weiterhin hängen die Konsequenzen der schädigenden Einflüsse auch vom Typ, vom Zustand und von der Adaptationsfähigkeit der betroffenen Zelle selbst ab. Die Zellen der quergestreiften Skelettmuskulatur überstehen beispielsweise Ischämiephasen viel länger als die quergestreiften Herzmuskelzellen, da sie durch Inaktivität Energie sparen können.
Die Mechanismen und biochemischen Prozesse der Zellzerstörung sind komplex. Es gibt aber einige prinzipielle intrazelluläre Abläufe bei einer Nekrose: Die mangelnde Versorgung der Zelle mit Sauerstoff und Substraten der oxydativen Phosphorylierung und mitochondriale Schäden führen zum Abbau und zur verminderten Synthese von Adenosintriphosphat (ATP). Dies hat weitreichende Folgen für intrazelluläre Stoffwechselprozesse: Die Aktivität der zellmembrangebundenen Na+-K+-ATPase nimmt ab, sodass das Zellvolumen zunimmt und das endoplasmatische Retikulum dilatiert. Der Energiemetabolismus wird auf eine anaerobe Glykolyse umgestellt, wobei Glukose aus intrazellulären Glykogenspeichern schnell aufgebraucht wird. Durch gestörte Ca2+-Pumpen kommt es zu einem gesteigerten Ca2+-Einstrom in die Zelle, der zu einer Erhöhung der mitochondrialen Permeabilität führt sowie intrazelluläre Enzyme (z. B. Phospholipasen, Proteasen, Endonukleasen) aktiviert.
Der mitochondriale Schaden wird neben dem Sauerstoffmangel, einer erhöhten Ca2+-Konzentration auch durch freie Sauerstoffradikale verursacht. Es resultiert eine erhöhte Membranpermeabilität, sodass das Membranpotenzial zusammenbricht und die oxidative Phosphorylierung zum Erliegen kommt. Des Weiteren werden Proteine freigesetzt, die die Apoptose initiieren können (Kap. 2.3.1).
Auch andere Membranen (Plasmamembran, lysosomale Membran) werden durch den ATP-Mangel, Aktivierung von Phospholipasen und freie Sauerstoffradikale defekt. Die osmotische Balance wird gestört und potenzielle Metaboliten gehen verloren. Lysosomale Enzyme (RNasen, DNasen, Proteasen, Phosphatasen) degradieren Proteine, RNA, DNA und Glykogen.
Morphologie
Letztlich kommt es durch die Kombination von Energiemangel und Permeabilitätsstörungen zu einem irreversiblen Schaden an Mitochondrien, Zellmembranen, Zytoskelett und Zellkern, sodass die Zelle stirbt. Von größter Bedeutung ist dabei der Verlust der Zellintegrität bei der Ausbildung von Löchern in der Zellmembran, die keinen regulierten Transportvorgang ermöglichen. Diese elektronenmikroskopisch sichtbaren Löcher und Lücken in der Zellmembran sind das beste morphologische Zeichen, um eventuell gerade noch reparable Zellschäden von einer bereits abgestorbenen Zelle sicher zu unterscheiden.
Nekrosen zeigen folgende mikroskopische Veränderungen:
  • Eosinophilie des Zytoplasmas und Verlust der Basophilie: durch Denaturierung von Proteinen, Desintegration der Nukleinsäuren mit Freisetzung basischer Moleküle, Ribosomenverlust.

  • Geringe Anfärbbarkeit des Zellkerns (Karyolyse).

  • Umgebungsreaktion: akute Entzündung (Kap. 5), meist mit einem granulozytären Exsudat im Randgebiet der Nekrose. Diese Umgebungsreaktionen dienen dazu, die Nekrosen zu beseitigen und die Voraussetzung für eine nachfolgende Regeneration oder Reparatur (Kap. 2.5.2) zu schaffen.

Die akute Entzündung wird durch Entzündungsmediatoren ausgelöst und gesteuert, die von den nekrotischen Zellen und von den benachbarten nichtnekrotischen Zellen stammen.
Die Manifestationszeit lichtmikroskopisch fassbarer Veränderungen einer Nekrose beträgt etwa 6–8 Stunden für die Nekrose selbst und 10–16 Stunden für die Entzündungsreaktion.

Praxistipp

Umgebungsreaktionen sind ein wichtiges diagnostisches Kriterium der Nekrose und Unterscheidungskriterium zwischen Nekrose und postmortaler Autolyse.

Einteilung
Koagulationsnekrose
Sie ist Nekrose:KoagulationKoagulationsnekrosecharakteristisch für anämische Infarkte in eiweißreichem Gewebe, wie Herz, Nieren und Milz. Das Bild ist durch die Eiweißdenaturierung (Koagulation), die für die feste Beschaffenheit der Nekrose verantwortlich ist, geprägt. Neben der Entzündungsreaktion (oben) kann es im Randgebiet zu kleinen Blutungen kommen, sodass ein hämorrhagischer Randsaum mit dem gelblichen Farbton der Nekrose kontrastiert (Abb. 2.15a). Im weiteren Verlauf schrumpft eine solche Infarktnekrose entweder durch Flüssigkeitsentzug, (Niereninfarkt, Kap. 12.2.1) oder sie wird vollständig resorbiert und in eine bindegewebige Narbe umgewandelt (Herzinfarkt, Kap. 9.2.5.3).
Käsige Nekrose
Die käsige Nekrose:käsigeNekrose ist ein Charakteristikum bei manchen sog. spezifischen Entzündungen, insbesondere Tuberkulose:Nekrose, käsigebei der Tuberkulose (Kap. 5.4.2). Durch Absterben von Parenchym und reichlich Entzündungszellen entsteht eine Masse, die mattweiß und krümelig-brüchig ist und lichtmikroskopisch als blass-eosinophiles, homogenes Material imponiert (Abb. 2.15b). Im Randgebiet der Nekrose findet man meist typische epitheloide Granulome aus Epitheloidzellen (spezialisierte, eher sekretorisch und wenig phagozytotisch aktive Makrophagen) und Fusions-Riesenzellen vom Langhans-Typ. Die Epitheloidzellen sorgen dafür, dass die Nekrose abgeschottet von der Umgebung bleibt und keine akute eitrige Entzündung mit Granulozyten entsteht. Die käsige Nekrose wird deshalb auch kaum resorbiert.

Praxistipp

Die käsige Nekrose ist für die Tuberkulose charakteristisch, aber nicht spezifisch. Zur Sicherung der Diagnose bedarf es des Nachweises von Tuberkelbakterien (Ziehl-Neelsen- oder Auraminfärbung; molekularpathologische Untersuchung mittels Mykobakterien-DNA erfassender PCR).

Fibrinoide Nekrose
Fibrinoide Nekrose:fibrinoideNekrosen enthalten fragmentierte kollagene und elastische Fasern, Fibrin, andere Blutplasmabestandteile und Zelldetritus. Sie zeigen eine ausgeprägte Eosinophilie, eine homogene Beschaffenheit und eine unscharfe Begrenzung. Fibrinoide Nekrosen sind typisch bei
  • Magen- und Duodenalulzera (Kap. 13.5.3),

  • im Rahmen von Autoimmunkrankheiten (Kap. 4.3.5) mit Ablagerung von Immunkomplexen: z. B. Panarteriitis nodosa, rheumatisches Fieber, rheumatoide Arthritis.

Gangränöse Nekrose
Die trockene Gangrän entsteht Nekrose:gangränösenach ischämischen Infarkten durch arterielle Durchblutungsstörungen (arterielle Embolien oder hochgradige Arteriosklerose) an den Extremitäten (Kap. 3.7). Die Koagulationsnekrose vertrocknet und verfärbt sich braunschwarz. Physiologisch läuft dieser Prozess bei der Sequestrierung des Nabelschnurrestes ab. Besiedeln Fäulniserreger die Nekrose, entsteht sekundär eine feuchte Gangrän. Bei einer gangräneszierenden Entzündung in inneren Organen können auch primär Fäulnisbakterien beteiligt sein, z. B. bei Lungengangrän oder Appendicitis gangraenosa (Kap. 5.4.2.8).
Kolliquationsnekrose
Eine Verflüssigung des Gewebes durch eine Nekrose (Kolliquation) tritt Kolliquationsnekrosein Geweben mit geringerem Proteingehalt auf, z. B. Fettgewebetrauma, Hirninfarkt (Kap. 21.3.2). Im Gehirn werden freigesetzte Lipide aus den zerfallenen Markscheiden nach wenigen Tagen von aktivierter Mesoglia phagozytiert, sodass das Bild in diesem Stadium durch Fettkörnchenzellen (Kap. 2.2.1) geprägt ist. Ein Ersatz durch Narbengewebe wäre funktionell ungünstig (Schrumpfung). Als Restzustand bleiben mit liquorähnlicher Flüssigkeit gefüllte Hohlräume (Pseudozysten).
Auch in eiweißreichem Gewebe kann eine Kolliquationsnekrose durch hohe Konzentrationen proteolytischer Enzyme entstehen:
  • Abszesse (Kap. 5.4.1)

  • Akute autodigestive Pankreatitis (Kap. 15.2.2)

  • Einwirkung hochkonzentrierter Laugen (Laugenverätzung des Ösophagus oder des Magens).

Enzymatische Fettgewebenekrose
Sie ist Fettgewebsnekrose:enzymatischeein wichtiges Kennzeichen der akuten Pankreatitis und entsteht im peripankreatischen Fettgewebe durch aktivierte Lipasen, die von Triglyzeriden freie Fettsäuren abspalten. Diese verbinden sich mit Kalzium zu Kalkseifen, die den makroskopischen Aspekt Kalkspritzern geben. Sie werden beim Entwässerungsprozess nicht herausgelöst, weshalb sich die enzymatischen Fettgewebenekrosen leicht von traumatischen Fettgewebenekrosen unterscheiden lassen (Abb. 2.16). Manche Schimmelpilze (z. B. Mukor) können ebenfalls Lipasen bilden und enzymatische Fettgewebenekrosen verursachen.
Traumatische Fettgewebenekrose
Sie findet sich Fettgewebsnekrose:traumatischeals Begleitphänomen bei Knochenfrakturen sowie im subkutanen Fettgewebe nach Traumata, oft auch in der Mamma nach Operationen. Das flüssige Fett aus den zerstörten Fettzellen wird durch Phagozyten abgebaut, die sich dadurch zu Schaumzellen umwandeln. Histologisch ist das Bild durch schaumzellig umgewandelte Makrophagen charakterisiert. Oft bildet sich eine Pseudokapsel um die flüssige Masse (= Ölzyste). Gibt es im Gebiet der Nekrose eine kräftige Blutung, spricht man von hämorrhagischer Nekrose.

Praxistipp

Bei einer druckbelasteten Knochenfraktur können verflüssigte Fette in die Blutkapillaren eingepresst werden und kleine Lungenembolien verursachen (Fettembolie Kap. 3.6)

Schicksal und Folgen von Nekrosen
Regeneration Kap. 2.5.2.
Beseitigung der Nekrose
Bei Nekrosen werden Entzündungsreaktionen (Kap. 5.2.2.3) in Gang gesetzt. Bei Koagulationsnekrosen lösen zunächst eingewanderte neutrophile Granulozyten die kompakte Nekrosemasse durch Freisetzung von Proteasen partiell auf, sodass sie von Makrophagen phagozytiert werden kann. Bei Kolliquationsnekrosen ist das Gewebe bereits gelöst. Es sind keine Granulozyten zur Vorbereitung der Abräumung erforderlich, was nicht heißt, dass sie nicht trotzdem durch Entzündungsmediatoren angelockt werden.
Für das im Zug der Nekroseabräumung „frei“ werdende Gebiet kommen verschiedene Folgevorgänge in Betracht.
Narbenbildung
Eine Narbe ist der Restzustand einer Koagulationsnekrose. In nicht regenerationsfähigen Geweben oder bei Mitzerstörung der versorgenden Leitstrukturen erfolgt Narbenbildungdas Einwachsen von Bindegewebe und die Entstehung von Fibrosen (Kap. 2.4.1) bzw. einer Narbe. Die Narbenbildung läuft stadienhaft ab:
  • Zunächst bildet sich nach Abräumung der Nekrose ein zellreiches Granulationsgewebe. Es enthält Makrophagen, Lymphozyten, Plasmazellen, Fibroblasten und zahlreiche Kapillaren.

  • Im Verlauf von Wochen nimmt der Zellgehalt ab und der Gehalt an kollagenen Fasern zu, sodass im Endeffekt die wichtige Funktion der Narbe – die mechanische Stabilität – gewährleistet ist.

Entstehung von Pseudozysten
Pseudozysten entstehen nach Kolliquationsnekrosen. Im PseudozystenHirngewebe ist dies sinnvoll, da eine Narbenbildung und die damit verbundene Schrumpfung für das umgebende, noch funktionstüchtige Gewebe nachteilig wären. Der frei gewordene Raum wird von liquorähnlicher Flüssigkeit eingenommen und es entstehen Pseudozysten, die nicht von einem Epithel ausgekleidet werden. Gelegentlich werden auch große autodigestive Pankreasnekrosen in Pseudozysten umgewandelt.
Entstehung eines Ulkus
Nekrosen, die an Oberflächen (der Haut oder einer Schleimhaut) entstehen, werden meist nicht komplett resorbiert, sondern abgestoßen. Den dadurch entstehenden Defekt bezeichnet man abhängig von der Tiefe der Läsion als Erosion (oberflächliche Gewebeschicht) oder als Ulkus (= Geschwür; reicht bis in tiefere Gewebeschichten).

Dystrophie

Der Begriff der DystrophieDystrophie wird meist bei fortschreitenden genetischen Erkrankungen des Nervensystems und der Skelettmuskulatur verwendet (Kap. 8.2.3.1, Kap. 19.4.5). Allerdings wird der Begriff Dystrophie auch für Erkrankungen der Leber gebraucht, die mit einem akuten Versagen der Organfunktion einhergehen.
Leberdystrophie
Als Leber:DystrophieLeberdystrophie werden Schäden des Lebergewebes mit massiven Parenchymnekrosen (Kap. 2.3.2) bezeichnet.

Praxistipp

Ursachen einer Leberdystrophie:

  • Toxisch: Knollenblätterpilzvergiftung, Pestizide/Insektizide

  • Schwere Verläufe einer Virushepatitis (Kap. 14.3.1)

  • Bei protrahiertem Kreislaufversagen (Schockleber)

  • Unverträglichkeitsreaktionen auf Medikamente

Die Nekrosen betreffen bei der Leberdystrophie meist die Rappaport-Azinuszonen unterschiedlich stark. Häufig ist Azinuszone 3 am stärksten betroffen. Im Frühstadium ist die Leber kleiner als normal, von weicher Konsistenz und gelblicher Farbe (akute gelbe Leberdystrophie). Nicht selten wird die Erkrankung überlebt, wobei die Nekrosen resorbiert werden. Von periportal erfolgt eine Regeneration durch proliferierende Hepatozyten, teilweise vermehren sich dabei pseudoduktuläre Strukturen (subakute Leberdystrophie, Abb. 2.17). Je nach Ausdehnung der Parenchymuntergänge und des Verlaufs muss eventuell eine Lebertransplantation erfolgen.

Extrazelluläre Veränderungen

Zu den extrazellulären Veränderungen gehören Veränderungen der extrazellulären Matrix und abnorme Flüssigkeitsansammlungen (Ödeme, Ergüsse Kap. 3.2).

Fibrosen

Bei Fibroseeiner Fibrose eines Gewebes ist der Anteil kollagenen Bindegewebes aufgrund einer Mehrproduktion durch aktivierte Fibroblasten erhöht. Stimulierend wirken Wachstumsfaktoren, wie z. B. der Platelet-Derived Growth Factor (PDGF) aus aggregierten Thrombozyten. Anfangs überwiegt meist die Produktion von Kollagen Typ III, während später Kollagen Typ I den Hauptanteil bildet. Dieses reife Bindegewebe ist flüssigkeitsarm und führt zur Verhärtung des betroffenen Gewebes (Sklerose).
Kausalpathogenetisch kommen in Betracht:
  • Bindegewebiger Ersatz von Nekrosen:

    • Größere Narben: z. B. nach Herzinfarkt, bei der Wundheilung

    • Netzartige Fibrosen: bei Einzelfaseruntergängen im Herzmuskel bei relativer Koronarinsuffizienz (Kap. 9.2.5.1) oder in der Leber bei chronisch einwirkender, z. B. alkoholtoxischer, Schädigung (Maschendrahtfibrose)

  • Bindegewebeneubildung im Bereich chronischer Ödeme: Ödeme sind oft ein Stimulus zur Fibroblastenproliferation, z. B.:

    • Fibrose der Kutis nach Einwirkung ionisierender Strahlen

    • Fibrose der Alveolarsepten im Gefolge eines interstitiellen Ödems bei chronischer Lungenstauung

  • Bindegewebeneubildung bei Entzündungen, z. B.:

    • Narbige Fibrose nach akuter Appendizitis

    • Karnifizierende Pneumonie bei unvollständiger Lösung des entzündlichen Exsudats

    • Chronische Entzündungen: z. B. rheumatoide Arthritis (Kap. 4.3.5), chronische Cholezystitis und chronisches Ulcus ventriculi

Extrazelluläres Hyalin

Dazu zählen insbesondere bindegewebiges und vaskuläres Hyalin, der große Bereich der Amyloidosen (Kap. 2.4.5) und im weitesten Sinne hyaline Mikrothromben und hyaline Membranen.
Bindegewebiges Hyalin
Es Hyalin:bindegewebigesfindet sich häufig an serösen Oberflächen in Form porzellanweißer Platten, v. a.:
  • Milzkapsel (Zuckergussmilz): infolge einer ZuckergussmilzPlasmaexsudation nach einer Mitbeteiligung der Milz an einer Infektion (Perisplenitis cartilaginea) oder bei chronischer Blutstauung infolge einer Rechtsherzinsuffizienz oder einer portalen Hypertonie

  • Pleura (Pleuraschwielen/Pleuraplaques): nach einer Pleuritis oder bei chronischen Pleuraergüssen; nach Asbestexposition oft bilateral (Kap. 2.7.2)

Es ist aber auch innerhalb von Organen bei exzessiver Vermehrung zellarmer extrazellulärer Matrix zu finden, z. B. Narbenkeloid (Kap. 2.5.2), Silikose (Kap. 2.7.2) und Mammagewebe bei fibröser Mastopathie.
Vaskuläres Hyalin
Es Hyalin:vaskuläresbetrifft v. a. die Wand von Arteriolen bei einer arteriellen Hypertonie beim Bluthochdruck in den Nieren (Vas afferens) und beim Diabetes mellitus im Rahmen der diabetischen Mikroangiopathie, von der in der Niere dann auch das Vas efferens betroffen ist (Arteriolosklerose Abb. 2.18). Zugrunde liegt eine nichtenzymatische Glykosylierung der Basalmembran beim Diabetes bzw. beim Bluthochdruck ein vermehrter Einstrom von Blutplasmabestandteilen in die Gefäßwand.
Hyaline Membranen
Bei einem akuten Alveolarschaden der Lunge (Schocklunge, diffuser Alveolarschaden) bilden sich diese aus Zelldetritus, Fibrin und Eiweißpräzipitaten bestehenden Pseudomembranen, die tapetenartig die Alveolen auskleiden (Kap. 3.9.2.1).
Hyaline Mikrothromben
Sie treten im Rahmen eines Schockgeschehens, insbesondere der disseminierten intravasalen Gerinnung (Kap. 3.9), in kleinen Arteriolen und Kapillaren auf und bestehen aus zerfallenen Thrombozyten und Fibrin.

Sonstige Matrixveränderungen

Mukoide Degeneration: mit Mukoide DegenerationVermehrung von wasserbindenden Proteoglykanen, z. B. bei degenerativen Erkrankungen des Bewegungsapparats oder im Bereich von Gefäßwänden (Aorta) und Herzklappen.

Angeborene Matrixdefekte

  • Ehlers-Danlos-Syndrom: Zugrunde liegen Synthese- bzw. Vernetzungsstörungen der verschiedenen Kollagentypen. Am besten charakterisiert ist der Typ VI, bei dem ein Defekt der Lysylhydroxylase zur mangelhaften Quervernetzung der Kollagentypen I und III führt. Charakteristika aller Ehlers-Danlos-SyndromFormen sind eine abnorm dehnbare Haut, überstreckbare Gelenke sowie Zerreißbarkeit von Haut und Gefäßen.

  • Marfan-Syndrom (Kap. 8.2.1.3): Diese angeborene Bindegewebeschwäche ist auf eine Veränderung des Fibrillingens zurückzuführen. Auffallend sind ein besonderer Hochwuchs und überstreckbare Gelenke. Bei diesen Patienten bilden sich häufig Aortenaneurysmen aus.

  • Osteogenesis imperfecta (Kap. 19.2.1.2): Ursache ist eine gestörte Kollagen-I-Synthese, die sich durch eine stark erhöhte Knochenbrüchigkeit manifestiert.

Amyloid und Amyloidosen

AmyloidAmyloid ist definiert als eine Ablagerung eines homogenen hyalinen Materials im Gewebe, das in der Kongorotfärbung rot und im polarisierten Licht eine apfelgrüne Polarisationsfarbe zeigt (Dichroismus) (Abb. 2.19).
Feinstruktur
Hauptkomponente (etwa 90 %) sind Polymere aus 7–10 nm dicken, nichtverzweigten Proteinfibrillen Amyloid:Feinstrukturmit einer starren β-Faltblattstruktur. Sie ist für die Unlöslichkeit und erhebliche Resistenz der Amyloidfibrillen gegenüber Proteasen verantwortlich.
Ein zweiter obligater Anteil ist die Amyloidkomponente P, die aus einem α1-Glykoprotein besteht und stäbchenförmige Strukturen von etwa 7 nm Durchmesser bildet.
Aus Vorläuferproteinen leiten sich die abgelagerten Amyloidproteine (inzwischen sind mehr als 26 identifiziert) ab, die den Typ der Amyloidose definieren. Eine Übersicht der häufigsten Amyloidosen ist in Tab. 2.2 aufgelistet.
Generalisierte Amyloidosen
Hereditäre Amyloidosen
Hereditäre Amyloidose:primäreAmyloidosen sind selten und zeigen keine anderen Grundkrankheiten. Am häufigsten ist die ATTR-Amyloidose (familiäre Amyloidpolyneuropathie), andere sind z. B. die hereditäre systemische Amyloidose oder die hereditäre renale Amyloidose.
Sekundäre Amyloidosen (Begleit-Amyloidosen)
Sie Amyloidose:sekundäreentwickeln sich im Rahmen einer andersartigen Erkrankung:
  • Amyloidprotein A wird bei Amyloidproterin Achronisch-entzündlichen Prozessen gebildet:

    • Infektionen: chronische Osteomyelitis, Tuberkulose

    • Autoimmunerkrankungen: rheumatoide Arthritis, Bechterew-Krankheit, Polymyalgia rheumatica

    • Sarkoidose

    • Darmerkrankungen: Colitis ulcerosa, Crohn-Krankheit, Sprue

    • maligne Tumoren: z. B. Hodgkin-Lymphom, Nierenzellkarzinome

    • familiäres Mittelmeerfieber

    • Mukoviszidose

  • Amyloidprotein L entsteht im Amyloidproterin LGefolge von lymphatischen Neoplasien der B-Zell-Reihe mit abnormer Sekretion von Leichtketten (Leichtketten-Amyloid): monoklonale Gammopathie unklarer Signifikanz (MGUS), Plasmozytom und lymphoplasmozytisches Lymphom

Lokalisierte Amyloidosen
Lokalisierte Amyloidose:lokalisierteAmyloidosen entstehen, wenn die Amyloidvorläufer am Ort ihrer Entstehung abgelagert werden:
  • Inselamyloid: in den Langerhans-Inseln des Pankreas beim Diabetes mellitus Typ II oder beim Insulinom

  • Kalzitonin-Amyloid im Bereich von medullären Schilddrüsenkarzinomen

  • Amyloidtumoren (selten): bei extramedullär lokalisierten Plasmozytomen (v. a. im oberen Respirationstrakt)

  • Senile kardiovaskuläre Amyloidose: im Herzmuskel und in kleinen Hirngefäßen

  • Alzheimer-Demenz: Ablagerung des Aβ-Proteins innerhalb der Neurone (insbesondere im Hippokampus) in Form seniler Plaques und in kleinen Gefäßen (Amyloidangiopathie)

Auswirkungen auf Organe
Diffuse Amyloidablagerungen bewirken eine wachsartige Verfestigung (Abb. 2.19) der betroffenen Organe bis hin zur Gewebebrüchigkeit. Die Schnittflächen sind von stumpfem Glanz und die Gewebescheiben sind vermehrt transparent. Generell lagert sich Amyloid im Bereich der subendothelialen Basalmembranen ab, sodass eine Durchblutungsstörung und konsekutive Atrophie des betroffenen Parenchyms resultiert.
Niere
Die Nieren:AmyloidoseAmyloidose:NiereAblagerungen beginnen glomerulär im Mesangium sowie zwischen Basalmembran und dem Endothel der Glomeruluskapillaren, was zu einer zunehmenden Permeabilitätsstörung bis hin zu einem nephrotischen Syndrom (Kap. 12.2.4) Amyloidnephroseführt. Gleichzeitig sind auch die Basalmembranen der Arteriolen betroffen, was zusätzlich schwere Durchblutungs- und Filtrationsstörungen mit nachfolgender Nierenrindenatrophie und eine chronische Niereninsuffizienz bedingt.
Leber
Die Leber:AmyloidoseAmyloidose:LeberLeber ist beim Befall mit Amyloid meist erheblich vergrößert (Hepatomegalie). Es wird bevorzugt im Disse-Raum abgelagert. Durch Einengung der Sinusoide und Verlängerung der Transitstrecken kommt es zur Atrophie der Leberzellen. Aufgrund der großen funktionellen Reserve der Leber treten Funktionsstörungen erst in sehr fortgeschrittenen Stadien in Erscheinung.
Milz
In Milz:AmyloidoseAmyloidose:Milzder Milz sind zwei verschiedene Ablagerungsmuster zu unterscheiden.
  • Sagomilz: Das SagomilzAmyloid befindet sich in den Lymphfollikeln (Follikelamyloid), sodass auf der Schnittfläche glasige Knötchen imponieren.

  • Schinkenmilz: Diffuse SchinkenmilzAmyloidablagerungen in der Milzpulpa (Pulpaamyloid), sodass die Schnittflächen gleichmäßig trocken, fest und grau-rötlich gefärbt sind (Abb. 2.19).

Herzmuskel
Durch Ablagerungen von Amyloid im Interstitium des Herzmuskels wird die Kontraktion der Herzmuskelzellen behindert, sodass klinisch das Bild einer restriktiven Kardiomyopathie resultiert.
Darmschleimhaut
Hier DarmamyloidoseAmyloidose:Darmfinden sich die Amyloidablagerungen zunächst in der Wand kleiner Blutgefäße der Submukosa. Bei Befall der Darmschleimhaut kann es in fortgeschrittenen Fällen zur Malabsorption kommen.
Peripheres Nervensystem
Die Ablagerung von Amyloid innerhalb des Endoneuriums bewirkt eine zunehmende Entmarkung der Axone. Diese Neuropathie kann z. B. eine neurogene Muskelatrophie, Gastroparesen oder neurogene Blasenstörungen hervorrufen.

Praxistipp

Zur Abklärung einer generalisierten Amyloidose sind Biopsien aus dem subkutanen Fettgewebe sowie aus der Schleimhaut des Gastrointestinaltrakts (wichtig: miterfasste Submukosa!) am besten geeignet. Die Rektumbiopsie stellt dabei das Standardverfahren dar.

Regeneration und Reparatur

Zellverlust Zellen:Regenerationund Zellersatz finden bereits unter physiologischen Bedingungen statt (labile Zellpopulationen Kap. 2.5.2.1). Besonders nach pathologischem Zell- und Gewebeverlust oder Störung der Integrität eines Gewebeverbands sind die Vorgänge der Zellvermehrung (Proliferation) und der Zelldifferenzierung zur Wiederherstellung der Gewebeintegrität essenziell.

Proliferationsaktivität von Zellen

Im Zellen:Proliferationsaktivitätkonventionellen lichtmikroskopischen Präparat sind proliferierende Zellen nur während der Kern- und Zellteilung, also in den Mitosestadien (Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase) zu identifizieren.
  • Die Anzahl der Mitosefiguren pro Flächeneinheit eines Gewebeschnitts oder pro Gesamtzellzahl (Mitoseindex) gibt Auskunft über die Proliferationsaktivität.

  • Effizienter ist die immunhistochemische Darstellung proliferationsassoziierter Antigene, z. B. von Ki-67, das im Kern aller Zellen, die sich im Zellzyklus (G1-Phase, S-Phase, G2-Phase, Mitosephase) befinden, exprimiert ist. Ki-67 lässt sich mit dem Antikörperklon Mib-1 nachweisen, sodass ein Ki-67-Index in Ki67-IndexProzent der kernhaltigen Zellen ermittelt werden kann (Proliferationsindex).

In experimentellen Modellen lassen sich Zellen, welche die S-Phase durchlaufen, auch durch Inkorporation von DNA-Vorläufer-Nukleotiden (3H-Thymidin, Bromodesoxyuridin) nachweisen. Schließlich kann man den Anteil von S-Phasen-Zellen anhand ihres DNA-Gehalts (zwischen diploid und tetraploid) auch zytofotometrisch ermitteln.

Regeneration, Reparatur und ihre Störungen

Gehen Zellen oder Gewebeteile unter der Einwirkung einer Schädigung verloren, so folgen Vorgänge, die als Regeneration oder Reparatur bezeichnet werden.
Bei der Regeneration findet ein fast vollständiger Ersatz des ortsständigen Parenchyms statt. Bei der Reparatur gelingt die Wiederherstellung nur unvollständig, sodass untergegangenes Gewebe durch Bindegewebe ersetzt wird (Narbenbildung).
Die Regeneration bzw. Reparatur hängt dabei vom physiologischen Proliferationsverhalten des jeweils betroffenen Gewebes ab. Man unterscheidet labile (mitotische) und stabile (reversibel postmitotische) Gewebe, bei denen eine Regeneration möglich ist, sowie permanente (irreversibel postmitotische) Gewebe, deren Untergang meist nur durch eine reparative Narbenbildung ersetzt werden kann.
Diese Einteilung bezieht sich insbesondere auf die für das jeweilige Gewebe spezifische Zellpopulation (Tab. 2.3).
Labile Gewebe
Labile Gewebe:labileGewebe bestehen aus undifferenzierten Stammzellen oder Vorläuferzellen, aus denen differenzierte, kurzlebige Zellen immer wieder neu generiert werden. Stammzellen (Kap. 2.5.2.4) besitzen eine unbeschränkte Kapazität zur Selbstregeneration.
Die Vorläuferzellen sind Träger der Proliferationsleistung, z. B.:
  • Basalzellen des Plattenepithels

  • Reservezellen in Schleimhautepithelien

  • Kryptenhalsepithelien der Dünndarmschleimhaut

  • Myelo- und Erythroblasten im Knochenmark

  • Keimzellen

Die differenzierten Zellen der jeweiligen Population sind nicht mehr teilungsfähig, z. B.:
  • Intermediär- und Superfizialzellen im Plattenepithel

  • Enterozyten und Becherzellen der Dünndarmschleimhaut

  • Granulozyten und Erythrozyten

Da die Lebenszeit der differenzierten Zellen nur vergleichsweise kurz ist, existieren labile Zellsysteme immer als Gleichgewichtszustand zwischen Zellverlust und Zellneubildung. Nach pathologischem Zellverlust werden zunächst die undifferenzierten, teilungsfähigen Zellen vermehrt (z. B. erythropoetische Hyperplasie im Knochenmark nach Blutverlust), sodass anschließend auch der Verlust von differenzierten Zellen regeneratorisch wieder ausgeglichen wird.
Stabile Gewebe
Die Gewebe:stabilestabilen Gewebe bestehen aus differenzierten langlebigen Zellen, die sich normalerweise im G0-Zustand befinden, die aber nach Zell- und Gewebeverlust wieder in den Zellzyklus eintreten können.
Leber
Zu Leber:Regenerationsfähigkeitbesonders eindrucksvoller Regenerationsleistung ist Lebergewebe fähig (Kap. 14.6).
Nach kleineren, aber auch größeren Parenchymverlusten (z. B. Nekrosen bei einer Virushepatitis, einer Gifteinwirkung oder nach einem Kreislaufschock, operative Leberteilentfernung) treten die Hepatozyten des verbleibenden Gewebes binnen 24–48 Stunden in den Zellzyklus ein. Entsprechend hoch ist die mitotische Aktivität (Abb. 2.20). Es werden neue histologische Einheiten (Leberazini) gebildet, sodass innerhalb weniger Wochen eine komplette Regeneration stattfindet.
Niere
In Nieren:Regenerationsfähigkeitder Niere dienen die Basalmembranen der Tubuli als Leitschienen, entlang derer eine Regeneration des Tubulusepithels möglich ist (z. B. nach schwerem Kreislaufschock oder nach toxischen Tubulusnekrosen). Glomeruli können allerdings nicht neu gebildet werden.
Permanente Gewebe
In RegenerationsfähigkeitGewebe:permanentepermanenten Zellsystemen findet nach einer mit Zellverlust einhergehenden Schädigung im spontanen Verlauf keine Regeneration durch Zellersatz statt.
Nervensystem
Im Nervensystem stehen folgende reparative Mechanismen im Vordergrund: nach einem elektiven Ganglienzellverlust (z. B. durch schweren Kreislaufschock) eine reparative AstroglioseAstrogliose und bei größeren Gewebenekrosen (Infarkt) eine Pseudozyste (Kap. 2.3.2).
Regeneration peripherer Nerven
Nach traumatischer NervenregenerationDurchtrennung eines Nervs verlieren die Axone und die Markscheiden schnell ihre Integrität, hingegen bleiben die Schwann-Zellen distal der Läsion für längere Zeit erhalten Waller-Degeneration(Waller-Degeneration Kap. 21.2.2.1). Das proximale, mit der Ganglienzelle noch in Verbindung stehende Axon wird durch von den Schwann-Zellen produzierte Zytokine zum Wachstum veranlasst:
  • Gelingt der Anschluss an den Nervenstrang distal der Läsion durch eine chirurgische Adaptation, erreicht das Axon entlang dieser Leitschiene das Zielorgan und bildet dort wieder eine funktionstüchtige Synapsenstruktur aus.

  • Bei zu großer Entfernung zwischen proximalem und distalem Nerventeil erreichen die aussprossenden Axone nicht ihre Leitschiene. Durch den fehlenden Richtungsimpuls kommt es zum ungeordneten Wachstum von Axonen, Schwann-Zellen und Fibroblasten. Es entsteht ein oft schmerzhafter Gewebeknoten, der als Neurom (traumatisches Neurom:traumatischesNeurom, DiskontinuitätsneuromDiskontinuitätsneurom) bezeichnet wird (Abb. 2.21).

Herz- und Skelettmuskulatur
In der Herz- und Skelettmuskulatur kann zerstörtes Gewebe (z. B. nach Trauma oder nach Ischämie) nicht mehr ersetzt werden; es entstehen bindegewebige Narben. Zu einem geringen Grad können Stammzellen in der Skelettmuskulatur (Satellitenzellen) neue differenzierte Myozyten generieren.
Stammzellen
Stammzellen Stammzellenzeichnen sich durch eine asymmetrische Replikation aus: Bei jeder Stammzellteilung werden eine differenzierte Tochterzelle und gleichzeitig eine selbsterneuerungsfähige, also neue Stammzelle generiert. Ein weiterer Mechanismus der Stammzellen, die stochastische Differenzierung, garantiert die Balance zwischen der Bildung differenzierender und selbsterneuernder Zellen.
In intensiven Forschungsarbeiten der letzten Jahre sind Stammzellen inzwischen gut charakterisiert und ihre Differenzierungswege analysiert.
Embryonale Stammzellen
Embryonale Stammzellen:embryonaleStammzellen (ES-Zellen) sind pluripotent und lassen sich aus Blastozysten der frühen Embryonalphase isolieren und als undifferenzierte Zellen kultivieren. Abhängig von den Bedingungen der Zellkultur können verschiedene Differenzierungsprogramme aktiviert werden, sodass z. B. Nervenzellen, Muskelzellen, Zellen der Blutbildung oder endokrin aktive Zellen gewonnen werden. Ziel des therapeutischen Klonens ist dabei der Gewebeersatz. Damit eröffnen sich neue therapeutische Ansätze in der Transplantationsmedizin, durch die man die Beschränkungen des autologen Gewebeersatzes, v. a. in den permanenten Geweben, zu überwinden hofft. Außerdem erhofft man sich auch das Überwinden von Enzymdefekten durch Stammzelltransplantationen.
Adulte Stammzellen
Im Stammzellen:adulteausgewachsenen Organismus sind Stammzellen in labilen und stabilen Geweben präsent. Ihr Differenzierungspotenzial ist allgemein geringer als das embryonaler Stammzellen. Werden diese Stammzellen stimuliert, generieren sie proliferativ aktive Vorläuferzellen, welche die Fähigkeit zur Selbsterneuerung verloren haben.
Beispiele für adulte Stammzellen:
  • Knochenmark:

    • Hämatopoetische Stammzellen: können alle Zellreihen des Blutes generieren und das Knochenmark nach einer Depletion rekonstituieren.

    • Markstromazellen: Diese multipotenten Stammzellen können meso-, endo- und neuroektodermal differenzieren und zu verletztem peripherem Geweben migrieren.

  • Leber: Stammzellen dienen hier nur als Reserve, wenn die Hepatozytenproliferation (siehe oben) blockiert ist. Sie finden sich in der Nische der Hering-Kanäle. Ihre Abkömmlinge sind die bipotenten Ovalzellen, die zu Hepatozyten und Gallengangsepithelien differenzieren können. Es ist fraglich, ob Leberstammzellen eine funktionelle Bedeutung besitzen, da die Regeneration auch aus reifen Hepatozyten und Gallengangsepithelien erfolgen kann.

  • Zentrales Nervensystem: Die lang etablierte Annahme, dass Neuronen nicht regeneriert werden können, konnte widerlegt werden. Neurale Progenitorzellen sind fähig, Neurone, Astrozyten und Oligodendrogliazellen zu erneuern. Sie finden sich im Gyrus dentatus des Hippokampus sowie in der subventrikulären Zone. Allerdings ist die funktionelle Integration des neu gebildeten Gewebes noch nicht nachgewiesen.

  • Haut: Stammzellen liegen hier in den Haarfollikeln, in den Talgdrüsen sowie in interfollikulären Arealen der Epidermis.

  • Darm: Das Epithel wird aus den in den Krypten gelegenen Stammzellen erneuert.

  • Skelettmuskel: Satellitenzellen ermöglichen zu einem geringen Grad die Neubildung von Myozyten.

  • Kornea: Limbale Stammzellen liegen an der Grenze zwischen kornealem Epithel und der Konjunktiva.

Praxistipp

Für Transplantationen bei hämatologischen Erkrankungen werden hämatopoetische Stammzellen des Knochenmarks meist aus dem peripheren Blut des Spenders gesammelt. Die Mobilisation der Stammzellen aus dem Knochenmark wird medikamentös mit dem Zytokin G-CSF (Granulocyte Colony Stimulating Factor) erreicht.

Komplexe reparative Heilungsvorgänge

Wird Gewebe schwer oder chronisch geschädigt, sodass es zu Untergängen von Parenchymzellen und des Stromas kommt, ist eine Regeneration nicht mehr möglich.
Der Heilungsprozess ist von einer Reparatur mit einer Ablagerung von Kollagen und extrazellulären Matrixkomponenten geprägt, sodass eine Narbe entsteht. Folgende Prozesse stehen im Vordergrund:
  • Akute Entzündung

  • Angiogenese

  • Migration und Proliferation von Parenchym- und Bindegewebezellen

  • Synthese von Proteinen der extrazellulären Matrix

  • Nachträglicher Umbau (Remodeling) des Bindegewebes

  • Narbenbildung

Prototyp ist die Hautwunde, anhand derer im Folgenden die Prozesse der Wundheilung erläutert werden (Tab. 2.4).
Heilung von Hautwunden
Primär- und Sekundärheilung
Eine Primärheilung (per primam intentionem) ist möglich, wenn die WundheilungPrimärheilungHeilung:primäreWundränder nahe adaptiert sind (spontan oder durch chirurgische Naht). Meist besteht nur ein geringer Gewebeverlust (z. B. Schnittwunde) und es entsteht eine dünne Narbe.
Ursachen der Sekundärheilung sind größere Gewebedefekte, aber auch die weiter unten genannten Umstände (Kap. 2.5.3.4). Es kommt zu einer vermehrten Kollagenablagerung, einer breiten Narbe und einer Wundkontraktion. Die Heilungsprozesse dauern hier länger.
Die Wundheilungsmechanismen sind prinzipiell gleich, auf die Unterschiede wird im Folgenden jeweils hingewiesen.
Blutstillung (sofort)
Im Rahmen der BlutstillungBlutstillung wird der Wundspalt mit Bestandteilen geronnenen Blutes (Thrombozyten, Erythrozyten, Fibrin, Komplementfaktoren) ausgefüllt, das zur Oberfläche hin eintrocknet und in einen Schorf umgewandelt wird. In größeren Wunden ist das Exsudat vermehrt und reicher an Zelldetritus.
Exsudativ-resorptive Phase (bis zu 2 Tage)
Die Wundheilung:exsudativ-resorptive PhasePermeabilität der erhalten gebliebenen Kapillaren wird gesteigert. Die Freisetzung von Zytokinen, Wachstumsfaktoren und Chemokinen lockt Entzündungszellen an. Es entsteht ein entzündliches Ödem, in das neutrophile Granulozyten und Monozyten aus dem Blut einwandern und sich zu Makrophagen umwandeln. Durch deren phagozytäre, proteolytische und bakterizide Aktivität wird der Wundbereich von nekrotischen Zellen, Gewebefragmenten und eingedrungenen Bakterien gereinigt.
Proliferative Phase (3.–6. Tag)
Diese Wundheilung:proliferative PhasePhase ist durch das spezialisierte Granulationsgewebe gekennzeichnet: Es besteht hauptsächlich aus neu gebildeten Gefäßen und zahlreichen Fibroblasten, die Bestandteile der extrazellulären Matrix (überwiegend Kollagenproteine) produzieren. Das entzündliche Zellbild prägen zusätzlich Makrophagen, Lymphozyten und Plasmazellen. Die Menge an Granulationsgewebe ist von der Größe des Defekts sowie dem Ausmaß der vorangegangenen Entzündungsreaktion abhängig.
Mit der Neubildung von Bindegewebe sind die Voraussetzungen für die Regeneration des Oberflächenepithels (Epidermis) gegeben. Sie beginnt an den Wundrändern und verschließt die Wunde mit einer dünnen epithelialen Zellschicht. Je größer dabei die Dehiszenz der Wundränder ist, desto länger dauert eine vollständige Reepithelialisierung.
Narbige Reparatur (ab dem 7.–10. Tag)
Zeitgleich Wundheilung:narbige Reparaturzur Epithelialisierung überbrücken die dichter und fester werdenden Kollagenfasern den Wundspalt. Das Granulationsgewebe bzw. die Blutgefäße werden wieder zurückgebildet („Ausbleichen“ der Narbe). Durch zunehmende Faserdicke und Quervernetzung nimmt die Festigkeit der Narbe zu. Endzustand ist ein zellarmes narbiges Bindegewebe, das von intakter Epidermis bedeckt ist.
Bei der Sekundärheilung macht sich die während der Narbenbildung erfolgende Wundkontraktion stärker bemerkbar. Verantwortlich dafür sind die kontraktilen Eigenschaften der Myofibroblasten an den Wundrändern und die Verkürzung der Kollagenfibrillen mit zunehmender Quervernetzung.

Merke

Hautanhangsgebilde können zwar repariert, aber nicht neu gebildet werden, weshalb sie in Narben nach Sekundärheilung fehlen. Auch die feinere Struktur des Papillarkörpers wird nicht neu aufgebaut.

Heilung von Läsionen innerer Organe
Die Heilung Heilung:innerer Organevon Defekten in mit Schleimhaut ausgekleideten Organen verläuft nach dem gleichen Prinzip wie die Heilung von Hautwunden, z. B. als primäre Heilung von chirurgisch gesetzten Anastomosen oder als sekundäre Heilung bei ulzerösen Defekten (z. B. beim peptischen Magenulkus oder bei einer Colitis ulcerosa). Besonders bei Ulzera kann das zur Reparatur gebildete kollagene Bindegewebe erheblich schrumpfen, was eine Stenosierung des Magen-/Darmabschnitts nach sich zieht. Zur Regeneration und Reparatur in parenchymatösen Organen (Leber, Niere, Herzmuskel, Skelettmuskel) Kap. 2.5.3.2.
Heilung von Knochenfrakturen
Die Heilung:KnochenfrakturenWiederherstellung der mechanischen Stabilität steht bei der Heilung von Knochenfrakturen im Vordergrund.
Eine primäre Frakturheilung findet bei enger Vereinigung der Frakturflächen statt (z. B. nach operativer Metallplattenosteosynthese). Die Bildung von Kallusgewebe ist gering, die neuen Osteone können direkt über den schmalen Frakturspalt in den Knochen wachsen.
Die sekundäre Frakturheilung ist erforderlich, wenn die Bruchflächen mehr als 1 mm voneinander entfernt oder gegeneinander verschoben (disloziert) sind. Sie ist durch folgende Phasen charakterisiert:
  • Frakturhämatom (sofort): Durch FrakturhämatomZerreißung kleiner Gefäße kommt es zu einer Blutung in den Frakturspalt und in das umgebende Weichgewebe. Die Resorption wird hauptsächlich durch eingewanderte Makrophagen gewährleistet.

  • Bindegewebiger Kallus (2–20 Tage): Das Granulationsgewebe wird hier als bindegewebiger Kallus bezeichnet und Kallusbesteht aus proliferierenden Fibroblasten und Angioblasten.

  • Geflechtknochen (10 Tage bis 4 Wochen): Aus Geflechtknochendem ortsständigen Mesenchym differenzieren sich Osteoblasten, die zunächst einen noch nicht belastungsfähigen Geflechtknochen (Faserknochen) bilden. Teilweise sind auch Chondroblasten aktiv. Es wird ein provisorischer knöcherner (teils knorpliger) Kallus gebildet.

  • Knöcherner Kallus (4 Wochen bis Monate): Der KallusGeflechtknochen wird sukzessive durch Osteoklasten abgebaut. Gleichzeitig bilden neue Osteoblasten einen belastungsfähigen Lamellenknochen, den endgültigen knöchernen Kallus. Diese Restrukturierung erfolgt belastungsabhängig.

Störungen von Heilungsvorgängen
Lokale Störungen
  • Infektionen: Zu Heilung:lokale Störungenden lokal bedeutsamen Störungen gehören Wundinfektionen, die lang dauernde entzündliche Prozesse bis hin zur Osteomyelitis nach offener Knochenfraktur unterhalten können.

  • Fremdkörpergranulome: Sie sind weniger bedrohlich und treten als Reaktion auf Fadenmaterial, Metalle oder Talkumpuder auf.

  • Mechanische Störungen: Unter Spannung bzw. bei zu früher Mobilisation können sich versorgte Wunden wieder öffnen, bevor die Narbe ausreichend fest ist (z. B. Platzbauch, Narbenhernien).

Bei der Knochenbruchheilung setzt die Bildung des knöchernen Kallus mechanische Stabilität voraus. Fehlt sie, bleibt der bindegewebige Kallus, der eine gewisse Beweglichkeit der Knochenenden gegeneinander Pseudarthrosegestattet (Pseudarthrose, Abb. 2.22).
Pathologische Reparatur
Zu Narbenkeloidden lokal bedingten Störungen gehören auch Überschussbildungen:
  • Inadäquate Bildung von Granulationsgewebe: „wildes Fleisch“ bei Hautwunden; Granulationsgewebepolypen in Schleimhäuten, die zu Ulzerationen oder Wunddehiszenz führen können; Callus luxurians bei Knochenfrakturen.

  • Hypertrophe Narbe: durch übermäßige Kollagenbildung, die aber auf das Wundareal beschränkt bleibt (oft nach Wunden, die tiefe Schichten der Dermis mitbetreffen).

  • Narbenkeloid: Im Gegensatz zur hypertrophen Narbe reicht das hyaline Bindegewebe über die Wundgrenzen hinaus und bezieht gesunde Haut mit ein (Prädisposition dunkelhäutiger Menschen).

  • Narbenkontrakturen: Durch übermäßige Wundkontraktion können schmerzhafte Deformierungen besonders an den Extremitäten und im Brustwandbereich auftreten.

Systemische Störungen
Als Heilung:systemische StörungenFolge systemischer Störungen sind Heilungsvorgänge beeinträchtigt bei:
  • Durchblutungsstörungen: Makro- und Mikroangiopathie bei Arteriosklerose (besonders bei Diabetes mellitus Typ II), venöse Insuffizienz

  • Mangelernährung: insbesondere bei Proteinmangel und ebenso bei Vitamin-C-Mangel (gestörte Kollagensynthese)

  • Glukokortikoide: (medikamentös oder im Rahmen eines Cushing-Syndroms Kap. 18.6.1) hemmen die entzündlich-resorptiven und proliferativen Vorgänge

Metaplasie

MetaplasieMetaplasie bezeichnet den Ersatz eines ausdifferenzierten Zelltyps durch einen anderen differenzierten Zelltyp unter pathologischen Bedingungen (Transdifferenzierung), sodass Zellpopulationen, die nicht für das anatomische Gebiet vorgesehen sind, zu finden sind.

Merke

Metaplasien sind per se nicht als präkanzeröse Läsion zu bezeichnen, solange sie alle Charakteristika eines regelhaft ausdifferenzierten Gewebes besitzen.

Wie Dysplasieauch im nichtmetaplastischen Zellverband können aber bei der Umdifferenzierung Störungen auftreten, die zur Entstehung atypischer Zellen führen. Derartige atypische Zellen sind ein Merkmal der Dysplasien (Kap. 7.2.4.3), die hingegen eine präkanzeröse Veränderung darstellen.

Diese Umdifferenzierung findet auf der Ebene der adulten Stammzellen des jeweiligen Gewebes (nicht auf der Ebene der ausdifferenzierten Zellen), die zu einer Änderung des Differenzierungsprogramms veranlasst werden, statt. Wird ein labiles Gewebe einer chronischen Schädigung ausgesetzt (Entzündung, Noxen, Hormone), so generieren die Stammzellen dieser Schädigung gegenüber physikalisch-chemisch resistentere Zellen.
Der Heterotopie liegt Heterotopieentweder eine Störung in der Embryonalentwicklung (Choristie = Gewebeversprengung) oder eine Gewebeverschleppung zugrunde. Dabei findet sich nichtneoplastisches Gewebe an einem Ort, wo es normalerweise nicht vorkommt:
  • Pankreasheterotopien im Bereich der Magenwand oder der Leberpforte

  • Magenschleimhautheterotopien in einem Meckel-Divertikel

  • Nebennierengewebe im Hilus des Ovars

  • Endometriose (Kap. 17.5.2.3): Auftreten von Endometriumschleimhaut außerhalb des Cavum uteri (z. B. in den Ovarien, im Peritoneum oder in der Darmwand)

Plattenepithelmetaplasie

  • Luftwege: Plattenepithelmetaplasie:LuftwegeMetaplasie:plattenpithelialeLunge:PlattenepithelmetaplasieDer Ersatz respiratorischen Epithels durch ein in der Regel unverhornendes Plattenepithel im Bereich der oberen Luftwege (z. B. Nasennebenhöhlen), der Trachea und der Bronchien ist meist Ursache einer chronischen Sinusitis bzw. Bronchitis. Zunächst kommt es nach Degeneration des Zylinderepithels zu einer Hyperplasie der Reservezellen, die sich dann in ein Plattenepithel differenzieren.

  • Cervix uteri: Plattenepithelmetaplasien Plattenepithelmetaplasie:Cervix uterifinden sich meist angrenzend an die Junktionszone zwischen endo- und ektozervikaler Schleimhaut (Abb. 2.23a).

  • Speicheldrüsen: Plattenepithelmetaplasien Plattenepithelmetaplasie:Speicheldrüsenim Bereich kleiner Speicheldrüsen und deren Ausführungsgänge (SialometaplasieSialometaplasien) entwickeln sich im Zusammenhang mit postoperativen Entzündungsprozessen und nach Bestrahlungstherapie.

  • Harnblase/Ureter: Bei einer chronischen Urozystitis oder einer Urolithiasis wandelt sich das Übergangsepithel in ein mehrschichtiges, z. T. verhornendes Plattenepithel um.

  • Prostata: Ein Prostata:PlattenepithelmetaplasiePlattenepithelmetaplasie:ProstataBeispiel für endokrin induzierte Metaplasien sind die unter antiandrogener Therapie (z. B. wegen eines Prostatakarzinoms) in den Ausführungsgängen der Prostata entstehenden Plattenepithelmetaplasien.

Intestinale Metaplasie

Magen
Unter Metaplasie:intestinaleBedingungen einer chronischen Entzündung kommt es in der Magenschleimhaut oft zu Metaplasien, die eine intestinale Differenzierung aufweisen. Anstelle foveolärer Epithelien und magenspezifischer Drüsenepithelien bilden sich Drüsenschläuche mit bürstensaumbesetzten, resorptiven Enterozyten, Becherzellen und eventuell Paneth-Körnerzellen (Abb. 2.23b). Solche intestinalen Metaplasien finden sich häufig bei der atrophischen Gastritis, der durch Helicobacter pylori induzierten Gastritis und im Rahmen der Regeneration nach Erosionen bzw. Ulzerationen (Kap. 15.5.2, Kap. 13.5.3).
Gastroösophagealer Übergang

Eine intestinale Metaplasie tritt bei einer Refluxösophagitis auch am gastroösophagealen Übergang als Barrett-Metaplasie auf (Kap. 13.4.3.3). Dabei ist das ösophageale Plattenepithel im unteren Ösophagus durch ein becherzelltragendes Zylinderepithel ersetzt.

Merke

In der Barrett-Mukosa entstehen häufig distale Ösophaguskarzinome. Daher ist die Suche nach Dysplasien, die als Präkanzerose gelten, wichtig.

Metaplastische Knochenbildung

Auch Barrett-MukosaKnochenbildung, metaplastischemesenchymale Zellsysteme können sich in Richtung einer nicht ortsüblichen Differenzierung entwickeln. Bei Myositis ossificansder Myositis ossificans kann nach Mikrotraumen, z. B. im M. sartorius bei Reitern (ReiterknochenReiterknochen) oder im M. deltoideus bei Soldaten (ExerzierknochenExerzierknochen), aber auch postoperativ eine proliferative Entzündungsreaktion zur Bildung eines knöchernen Kallus und letztlich zu ausgereiftem Knochengewebe führen (Abb. 2.23c).

Umwelt und Ernährung

Die Umgebungs- und Ernährungsbedingungen sind für die Erhaltung der Gesundheit und das Entstehen von Krankheiten von großer Bedeutung. Dabei gilt für sämtliche Faktoren, die nachfolgend besprochen werden, der zentrale Lehrsatz der Toxikologie: „Die Dosis macht das Gift“. Von jedem äußeren physikalischen und chemischen Stimulus und jedem Nahrungsbestandteil gibt es gesundheitsförderliche oder zumindest unschädliche, aber auch krankheitsauslösende Dosen.

Physikalische Noxen

Neben den zahlreichen Möglichkeiten der mechanisch induzierten Verletzungen (Haut- und Weichgewebeverletzungen, Frakturen) sind unter den physikalisch bedingten Zell- und Gewebeschäden v. a. die Einwirkung von Hitze, Kälte, elektrischem Strom und energiereichen Strahlen von Bedeutung.
Verbrennungen
Pathogenese
Bei Verbrennungenleichter Hitzeeinwirkung entstehen durch Freisetzung von Entzündungsmediatoren Hyperämie und Ödem, also eine leichte Entzündung, was auch therapeutisch angewandt wird (Rotlicht, Bädertherapie, Sauna) und gesundheitsfördernd sein kann. Die Denaturierung von Proteinen bei stärkerer Wärmeeinwirkung (Temperaturen über 65 °C) führt zu reversiblen oder irreversiblen Zellschäden und zum Zelltod. Es entstehen Koagulationsnekrosen.

Praxistipp

Proteine von Tumorzellen sind hitzeempfindlicher als Proteine des Normalgewebes, sodass in der Tumortherapie lokale Hyperthermieverfahren angewandt werden.

Meist ist die Haut betroffen. In der klinischen Praxis werden Verbrennungsgrade unterschieden, um die Therapie zu standardisieren (Tab. 2.5).
Bei sehr hohen Temperaturen, wie sie u. a. auch bei Schädigungen durch elektrischen Strom (Hochspannungsunfälle) bedingt sein können, resultiert eine VerkohlungVerkohlung des Gewebes, die auch als Verbrennung IV. Grades bezeichnet wird.
Schock nach Verbrennungen
Bei Schock:nach Verbrennungder Pathogenese des Kreislaufschocks nach Verbrennungen wirken verschiedene Faktoren zusammen:
  • Schmerzbedingte neurogene (parasympathische) Gefäßdilatation

  • Volumen- und Proteinverlust durch erhöhte Permeabilität der geschädigten Kapillaren → generalisiertes Ödem (inkl. Lungenödem) und starker Volumenmangel → Mikrozirkulationsstörungen

  • Massive Freisetzung von systemisch wirksamen Entzündungsmediatoren (Verbrennungstoxine des hitzegeschädigten Gewebes) → zusätzliche septische Schockkomponente

Merke

Kritisch sind zweit- bis drittgradige Verbrennungen schon, wenn 20–30% der Körperoberfläche betroffen sind; bei Kleinkindern ist bereits ein Befall von 10% gefährlich.

Klinischer Fall

Ein Sonderfall einer Schädigung durch Wärme ist die Linsentrübung (Katarakt) der Glasbläser, die durch die chronische Infrarotbestrahlung durch das heiße Glas und eine daraus resultierende Denaturierung der Proteoglykane der Linsenmatrix zustande kommt.

Erfrierungen
Pathogenese
Obwohl ErfrierungenZellen und Gewebe unter geeigneten osmotischen Bedingungen in tiefgefrorenem Zustand (–80 °C) nahezu beliebig lange lebensfähig gehalten werden können, bewirkt eine lokale Kälteeinwirkung besonders in peripheren Körperteilen (Füße, Finger, Ohren) oft irreversible, d. h. bis zur Nekrose führende, Gewebeschäden durch die anhaltende Vasokonstriktion. Sie manifestieren sich überwiegend bei Wiederherstellung der Normaltemperatur und Wiederdurchblutung, wobei Endothelschäden und die Freisetzung von Entzündungsmediatoren die pathogenetisch entscheidende Rolle spielen.
Morphologie
Ähnlich wie bei der Verbrennung sind unterschiedliche Schweregrade einer Erfrierung zu unterscheiden:

  • Entzündliche Hyperämie (Grad I)

  • Blasenbildung (Grad II)

  • Gangränöse Gewebenekrosen (Grad III)

  • Komplette Vereisung und Gewebezerstörung (Grad IV)

Als Spätschäden nach Erfrierungen können sich stenosierende und obliterierende chronische Gefäßerkrankungen mit erhöhter Kälteanfälligkeit entwickeln (Endangiitis obliterans und Raynaud-Syndrom).
Stromschäden
Gefahren Stromschädendrohen bei Einwirkung elektrischen Stroms v. a. durch Störung der körpereigenen normalen elektrischen Impulse mit funktionellen Folgen wie:
  • Überkontraktion der Skelett- und der Herzmuskulatur (tetanische Spasmen)

  • Herzrhythmusstörungen bis hin zum Kammerflimmern

  • Schädigung des zentralen und peripheren Nervensystems

Morphologische Schäden
Strommarken
Sichtbare StrommarkeVerbrennungen bewirkt der elektrische Strom meist nur an den Ein- und Austrittsstellen (in der Regel umschriebene Hautbezirke), die im Vergleich zu den dazwischenliegenden Gewebepartien einen höheren Widerstand besitzen, sodass hier hohe Temperaturen (Joule-Wärme) zu einer Koagulationsnekrose der Epidermis führen. Bei Hochspannungsunfällen können tiefer reichende Verbrennungen und Verkohlungen entsprechend einer Verbrennung IV. Grades entstehen.
Myolyse
Bei massiven Stromschäden wird durch Muskelnekrosen reichlich Myoglobin freigesetzt, und die Nierentubuli werden verstopft (Myoglobinzylinder), was zu einem akuten Nierenversagen (Crush-Crush-NiereNiere) führen kann.
Ionisierende Strahlen
Zell- und Gewebeschäden durch ionisierende StrahlenschädenStrahlen werden hervorgerufen durch
  • elektromagnetische Wellenstrahlung (Röntgenstrahlen, Gammastrahlen),

  • Korpuskularstrahlen (Neutronen-, Protonen- und Elektronenstrahlen).

Allgemeine Einflussfaktoren
Entscheidend ist die am Ort des Auftreffens auf Atome frei werdende Energie, durch die Elektronen aus der Atomschale herausgeschlagen werden (Ionisierung). Wichtig für die Wirkung im biologischen System ist v. a. die Radiolyse des Wassers, wobei freie Radikale (O+, HO+) entstehen. Diese und sekundäre Produkte wie H2O2 reagieren mit dem Zellwasser unter Bildung schädlicher Peroxide und interagieren mit der DNA, RNA sowie Enzym- und Zellmembranlipiden. Daher ist das Ausmaß einer Strahlenschädigung generell von folgenden Faktoren abhängig:
  • Linearer Energieverlust der Strahlung (Strahlendosis)

  • Bestrahlte Feldgröße

  • Fraktionierung der Bestrahlung (mögliche Geweberegeneration)

  • Wassergehalt

  • O2-Konzentration (hypoxische Gewebeareale sind weniger strahlenempfindlich!)

  • Verfügbarkeit an Antiperoxidanzien (z. B. Glutathion)

  • Strahlensensibilität der Gewebe

  • Phase der Zellteilung

Strahlensensibilität der Gewebe

Merke

Generell hängt die Strahlenempfindlichkeit eines Gewebes davon ab, ob dort Zellteilungen in rascher Folge ablaufen oder nicht. Dabei sind radiosensible Gewebe solche mit hoher Zellteilungsrate, während in radioreagierenden Geweben nur wenige Zellen neu gebildet werden und in radioresistenten Geweben postpartal keine Zellteilung mehr stattfindet.

Labile Gewebe = Wechselgewebe
Gewebe mit hoher StrahlensensibilitätStrahlensensibilität:WechselgewebeZellteilungsrate (Kap. 2.5.1) sind generell radiosensibel. Unterschiede in der zeitlichen Manifestation eines Strahlenschadens beruhen hier auf der Lebensdauer der wenig strahlenempfindlichen Endzellen:
  • Kurze Lebensdauer (z. B. Granulozyten, Thrombozyten, Darmepithel, Epithel der Haarwurzel, Spermien) → Schaden wird früher manifest

  • Lange Lebensdauer (Erythrozyten, Monohistiozyten, Plasmazellen, Epidermis)

Grundsätzlich radiosensibel ist auch embryonales und fetales Gewebe.
Im Fall des lymphatischen Gewebes sind die an sich langlebigen Lymphozyten auch außerhalb des Zellzyklus strahlenempfindlich, sodass es unter Bestrahlung zu einem raschen Schwund dieser Zellen kommt.
Stabile Gewebe und Dauergewebe
Gewebe mit Strahlensensibilität:Dauergewebenur geringer Zellneubildung (stabile Gewebe, Kap. 2.5.1) sind entsprechend weniger strahlensensibel und werden als radioreagierend bezeichnet. Dazu gehören die Schleimhaut vom Magen, die Leber, die Niere, exokrine und endokrine Drüsen sowie Bindegewebe und Endothelzellen. Diese Gewebe sind in der akuten Phase der Strahleneinwirkung wenig empfindlich, können aber von Spätschäden in mehr oder weniger erheblichem Maße betroffen sein.
Im Prinzip gilt dies auch für die sog. radioresistenten Gewebe, in denen eine Zellteilung postpartal nicht mehr stattfindet, also für Herz- und Skelettmuskulatur sowie für Ganglienzellen. Sie erleiden auch bei hoher Strahlendosis keine eindeutig nachweisbare Schädigung.
Morphologie und zeitliche Sequenz des zellulären Strahlenschadens
Primäreffekte
Unmittelbar nach Beginn der Strahlenexposition kommt es schon bei niedriger Strahlendosis zu einer Blockierung der Mitose (Primäreffekt). Bei höherer Dosis sterben Zellen durch direkte DNA-Schäden apoptotisch ab. Irreversible zytoplasmatische Läsionen durch Membranschäden (Degeneration des endoplasmatischen Retikulums, Mitochondriendeformation) entstehen nur bei sehr hoher Strahlendosis.
Sekundäreffekte
Auch nach längerer Zeit können Zellen, die in der stationären G0-Phase den Strahlen ausgesetzt waren, während einer später stattfindenden Mitose zugrunde gehen. Zu den Sekundäreffekten gehören auch Mitosestörungen mit der Entstehung von hyperdiploiden und aneuploiden Zellkernen, chromosomale und Genmutationen (z. B. Deletionen, Translokationen, Strangbrüche) sowie die Entstehung von Tumoren (Kap. 7.5).

Merke

Morphologie: Nach Radiotherapie von Tumoren können sich sowohl im Tumor selbst als auch in benachbarten, im Bestrahlungsfeld gelegenen Geweben erhebliche Zellatypien zeigen. Letztere sind von „echten“ neoplastischen Veränderungen nur unter Kenntnis der vorangegangenen Bestrahlung zu unterscheiden (Abb. 2.24).

Strahlenvaskulopathie und Fibrose
Die Strahlenvaskulopathie beruht auf einer Ödemsklerose der Intima, manchmal zusätzlich auch Strahlenschäden:Vaskulopathieder Media v. a. von kleinen Arterien und Venen. Unter Einwirkung der Strahlen wird das Endothel vermehrt durchlässig, sodass Blutplasma in die Gefäßwand eindringt. Dadurch werden Fibroblasten zur Zellteilung und zur Produktion von Proteoglykanen und Kollagen stimuliert, was zu einer stenosierenden, nicht mehr reversiblen Intimafibrose führt (Abb. 2.24).
Fibrosen (Kap. 2.4.1) sind generell Folgezustand innerhalb bestrahlten Gewebes. Durch Übertritt eiweißreicher Flüssigkeit durch geschädigte Endothelien in das Bindegewebe wird auch hier die Neubildung kollagener Fasern induziert.
Die Spätfolgen einer Strahlenschädigung sind zu einem wesentlichen Teil durch diese Veränderungen bedingt.
Gewebeschäden nach lokaler Strahleneinwirkung
Haut
  • Akute Phase: Stets Strahlenschäden:lokalebesteht eine RadiodermatitisEntzündungsreaktion mit einem Erythem (Radiodermatitis). Vorwiegend werden die Basalzellen geschädigt, ein Integritätsverlust im Stratum spinosum (Akantholyse) und Haarausfall können hinzukommen.

  • Chronische Phase: Hier ist die narbige Fibrose von Bedeutung, in deren Bereich die Hautanhangsgebilde und der Papillarkörper meist völlig geschwunden sind. Die gleichzeitige Strahlenvaskulopathie bedingt eine mangelhafte Durchblutung, was eine Hautatrophie bis hin zu schlecht heilenden Strahlenschäden:UlkusDefekten (Strahlenulkus) nach sich ziehen kann.

Schleimhäute
Auch Strahlenschäden:SchleimhäuteSchleimhäute, z. B. der Mundhöhle, des Ösophagus, des Dickdarms und der Harnblase, reagieren auf eine Bestrahlung hauptsächlich mit einer Entzündungsreaktion und nachfolgender Fibrose und Strahlenvaskulopathie. Die Schrumpfung des Narbengewebes kann in der chronischen Phase Stenosen (z. B. im Ösophagus) zur Folge haben.
Im Dünndarm stehen in der akuten Phase die Störung der hier sehr raschen Epithelneubildung (strahlensensible Zellpopulation) und daraus resultierende Epitheldefekte im Vordergrund (gastrointestinales Syndrom, siehe unten).
Parenchymatöse Organe
In Strahlenschäden:Organeparenchymatösen Organen sind wegen der geringen Zellneubildungsrate meist nur die am Gefäßbindegewebe auftretenden Effekte von Bedeutung.

Lokale Strahlenschädigung

Tab. 2.6
OrganFrühe ReaktionSpätfolgen
HautEntzündung, HaarausfallAtrophie, Fibrose, Geschwüre, Narben
SchleimhäuteEntzündungGeschwüre, Narben, Stenosen
LungenInterstitielle EntzündungFibrose, Cor pulmonale
GonadenZerstörung der KeimzellenAtrophie, Sterilität
Lymphatische OrganeSchwund der LymphozytenAtrophie, Fibrose
KnochenmarkHemmung der Granulopoese und ThrombopoeseAtrophie, Vakatwucherung des Fettmarks
  • Speicheldrüsen: Fibrose und Gefäßverödung mit Atrophie der Drüsenendstücke

  • Niere: Glomerulosklerose, Arteriolosklerose sowie interstitielle Läsionen mit der Folge eines nephrogenen Hochdrucks und Niereninsuffizienz

  • Lungengewebe:

    • Akutes Stadium mit einer „Röntgen-Pneumonitis“

    • Chronisches Stadium mit Lungenfibrose

Gonaden
In Strahlenschäden:Gonadenden Gonaden tritt schon bei vergleichsweise geringer Dosis eine reversible oder irreversible Schädigung der Keimzellen auf.
  • Ovar: Schwund zunächst der Sekundärfollikel, bei höherer Dosis auch der Primordialfollikel (Röntgen-Röntgen-KastrationKastration)

  • Hoden: Nach Untergang der Spermatogonien folgt eine tubuläre Atrophie und Azoospermie (Wogegen die Leydig-Zellen auch höhere Strahlendosen überstehen, sodass die Androgenproduktion in der Regel erhalten bleibt.)

Lymphatisches Gewebe
Das lymphatische Gewebe (Thymus, Lymphknoten, Milz) reagiert bereits auf geringe Strahlendosen mit einem Schwund der Lymphozyten; bei lang andauernder Einwirkung resultiert, wie in anderen Organen auch, eine Fibrose.
Knochenmark
Auch Strahlenschäden:Knochenmarkim Knochenmark werden die proliferierenden, blutbildenden Zellen rasch zerstört, was bei der Granulopoese und der Thrombopoese eher Schäden nach sich zieht als bei der Erythropoese (längere Lebensdauer der Erythrozyten). Bei lokaler Strahleneinwirkung wird der betreffende Bereich später nicht wieder besiedelt, sondern in Binde- und Fettgewebe umgewandelt.
Knochengewebe
Im Knochen selbst können Osteonekrosen zu einer Entzündung des Knochens und des Knochenmarks (Ostitis/Osteomyelitis) führen; der abgestorbene Knochen wird sequestriert. Später fibrosiert der Markraum (Osteosklerose).
Zentrales Nervensystem (ZNS)
Das Strahlenschäden:Nervensystemtypische Bild der Strahlenspätschädigung im ZNS besteht aus einer Mischung von ausgedehnten Koagulationsnekrosen, Gefäßsklerosen, bindegewebig vernarbten Arealen und reaktiver Gliaproliferation. Diese Veränderungen können raumfordernd wirken und somit klinisch einen Tumor (Rezidiv) vortäuschen.
Ganzkörperbestrahlung
Die GanzkörperbestrahlungFolgen einer kurzfristig einwirkenden Ganzkörperbestrahlung resultieren je nach Höhe der eingestrahlten Dosis. Die Krankheitserscheinungen sind vonseiten unterschiedlicher Organe und nach unterschiedlicher Zeit führend, weshalb man die folgenden „Strahlensyndrome“ unterscheidet.
Knochenmarksyndrom
Ein Knochenmark:SyndromKnochenmarksyndrom tritt bereits nach einer insgesamt geringen Strahlendosis von 1–5 Gy auf. Betroffen sind nur die proliferierenden Vorläuferzellen. Das erhebliche Reservoir an ausreifenden Zellen gewährleistet im Fall der Granulozyten über etwa 10 Tage eine ausreichende Versorgung der Peripherie. Nach etwa 3 Wochen besteht eine schwere Granulozytopenie:nach BestrahlungGranulozytopenie, die eine hochgradige Infektanfälligkeit bedingt. Das histologische Bild im Knochenmark ist durch den Schwund der blutbildenden Zellen gekennzeichnet (Panzytopenie).
Gastrointestinales Syndrom
Bei Gastrointestinales Syndrom, nach Bestrahlungmittlerer Strahlendosis (6–15 Gy) treten zunächst Symptome vonseiten des ZNS, wie Übelkeit, Erbrechen und Kopfschmerzen (Strahlenkater), auf.
Schon nach Stunden finden Zelluntergänge in der Proliferations- und Reifungszone der Dünndarmkrypten statt. Im Dünndarm besteht eine geringe Reserve an differenzierten Zellen, sodass die im Zottenbereich im Rahmen der physiologischen Zellmauserung zugrunde gehenden Zellen nicht mehr ersetzt werden können. Nach 3–5 Tagen kommt es zu Epitheldefekten und zu Flüssigkeitsverlusten in den Darm sowie zu schweren, manchmal blutigen Diarrhöen. Im oberen Dosisbereich (13–15 Gy) endet das Syndrom immer letal.
Zentralnervöses Syndrom
Beim zentralnervösen Syndrom bewirkt eine sehr hohe Strahlendosis (20–100 Gy) sehr rasch, d. h. innerhalb von Stunden, eine allgemeine Permeabilitätssteigerung der kleinen Gefäße. Es kommt zu einem Hirnödem:strahlenbedingtesFlüssigkeitsverlust ins Gewebe mit nachfolgendem hypovolämischem Schock und v. a. zu einem schweren Hirnödem mit Hirndruck. Letzteres bestimmt die klinische Symptomatik mit Übelkeit, Erbrechen und neurologischen Störungen. Die Erkrankung verläuft innerhalb von 1–2 Tagen in jedem Fall tödlich.
Strahlensensibilität von Tumoren
Wie Strahlensensibilität:Tumorendie normalen Gewebe, so sind auch Tumoren in unterschiedlichem Ausmaß strahlensensibel. Ein gutes Ansprechen auf die Strahlenbehandlung zeigen z. B.
  • Tumoren des lymphatischen Gewebes: z. B. Hodgkin-Lymphom,

  • undifferenzierte Tumoren: z. B. kleinzelliges Bronchialkarzinom,

  • Seminom des Hodens.

Aber auch weniger strahlensensible Tumoren sind manchmal wegen günstiger lokaler Zugänglichkeit für eine Bestrahlungstherapie geeignet, z. B.:
  • Plattenepithelkarzinome der Haut, der Mundhöhle oder der Cervix uteri

  • Rektumkarzinome

Beim Schilddrüsenkarzinom kann auch dadurch eine therapeutische Strahlendosis erreicht werden, indem man das radioaktive Isotop 131Iod systemisch appliziert, das sich in den Karzinomzellen anreichert. Zur Induktion von Tumoren durch ionisierende Strahlen Kap. 7.6.2.
Umgebungsstrahlung
Ob Umgebungsstrahlungund ab welcher Feldstärke auch elektromagnetische Felder (Hochspannungsleitungen, „Elektrosmog im Haus“, Mobilfunkgebrauch) bei chronischer Einwirkung krank machen können, ist sehr umstritten und hängt wohl hauptsächlich davon ab, wie Krankheit und Gesundheit definiert werden.
Ähnlich verhält es sich wohl auch für zwar messbare, aber niedrig dosierte radioaktive Umgebungsstrahlung aus der Natur (Radon, Höhenstrahlung) und Strahlung in der Umgebung von Atomkraftwerken. Eine Gesundheitsgefährdung ist schwer erfassbar bzw. nachweisbar, da man kaum eine brauchbare „Kontrollgruppe“ definieren kann und zum Nachweis seltener Effekte aufgrund des stochastischen Problems sehr große Populationen langfristig untersucht werden müssten. Möglicherweise gibt es sogar gesundheitsfördernde Effekte niedriger Strahlendosen. In Feldstudien in der menschenleeren Zone um das ausgebrannte Atomkraftwerk in Tschernobyl konnte sogar nachgewiesen werden, dass die Tumorhäufigkeit von Mäusen geringer ist als ohne die dort messbare erhöhte Umgebungsstrahlung, was möglicherweise auf einer dauerhaften Induktion von antioxidativ wirksamen Enzymen beruht.
Atmosphärischer und hydrostatischer Druck
Schalltrauma: Hoher SchallschadenSchalldruck kann zu Verletzungen des Trommelfells und zu einer (reversiblen oder irreversiblen) Schädigung der Sinneszellen der Kochlea führen. Starke Druckwellen bei Explosionen können zu Zerreißungen der Lungenalveolen, Kompression des Thorax und Verletzungen der Abdominalorgane wie bei mechanischem Trauma führen.
Druckabfall in einer Flugzeugkabine schädigt den Organismus v. a. über die dabei auftretende Hypoxie, die auch bei der Höhenkrankheit die Ursache für Muskel- und Gehirn-Leistungsminderung, Parästhesien und Krämpfe ist.
Die Taucherkrankheit entsteht, wenn bei hohem hydrostatischen Druck in der Tiefe Luft geatmet wird. Die Taucherkrankheitinerten Atemgase (insbesondere Stickstoff) werden unter dem erhöhten Druck besser im Blut gelöst. Bei zu raschem Auftauchen (Druckabfall) werden Luftbläschen im zirkulierenden Blut freigesetzt (ähnlich wie bei dem Öffnen einer mit CO2 versetzten Mineralwasserflasche), die zu multiplen winzigen Gasembolien führen.

Chemische Noxen

Relevant Chemische Noxensind sowohl anorganische als auch organische Verbindungen.
Anorganische Verbindungen
Beispiele für schädliche anorganische Verbindungen sind:
  • Gasförmige Stoffe: Kohlenmonoxid, Ozon, Stickoxide, Schwefeldioxid

  • Staubförmig anfallende, in Asbest und Tonerde enthaltene, Silikate und die im Steinstaub vorkommenden Kieselsäurekristalle (Kap. 2.7.2)

  • Metalle: Blei, Kadmium und Quecksilber

Quecksilber wird im Urin nachgewiesen, Blei im Blut!

Organische Verbindungen
Unter den organischen Giften findet man eine ganze Reihe von Naturstoffen, z. B.
  • das für die Giftwirkung des Knollenblätterpilzes verantwortliche α-Amanitin oder

  • das Nahrungsmittelvergiftungen verursachende Botulinustoxin.

Von größerer Relevanz sind unter den organischen Verbindungen Chemieprodukte, die in verschiedensten technischen Bereichen und in der Agrarindustrie genutzt werden. Dazu gehören:

  • Lösungsmittel: z.B. Benzol und Chloroform

  • Polychlorierte Biphenyle (PCB), die bis 1977 für verschiedenste technische Zwecke eingesetzt wurden

  • Insektizide: chlorierte Kohlenwasserstoffe (DDT) oder organische Phosphorverbindungen (Parathion)

  • Herbizide (z. B. Paraquat)

Aufnahme
Die Aufnahme (Inkorporation) derartiger Substanzen in den Organismus kann
  • durch Inhalation von Gasen oder von Schwebeteilchen zusammen mit der Atemluft,

  • durch Ingestion kontaminierter Nahrung oder

  • durch Resorption von der äußeren Haut aus erfolgen.

Oft sind mehrere dieser Mechanismen verantwortlich. So kann Blei sowohl über die Atemluft als auch über den Intestinaltrakt aufgenommen werden, und bei der Resorption von Insektiziden können alle drei Inkorporationswege – Inhalation, Ingestion und kutane Resorption – bedeutsam werden. Das Ausmaß der Folgen einer Inkorporation toxischer Substanzen hängt davon ab, wie lange und in welcher Konzentration die Substanz auf das Gewebe einwirken kann.

Merke

In manchen Fällen kann die Substanz weder abgebaut noch ausgeschieden werden, was ihre Speicherung im Gewebe zur Folge hat. Andere Toxine unterliegen nach der Inkorporation einer Metabolisierung, d.h. es entstehen Zwischenprodukte, die einerseits selbstschädigende Wirkung haben können, andererseits eine Voraussetzung für die Elimination aus dem Organismus sein können.

Mechanismen der Schädigung und Beispiele
Schädigung durch freie Radikale
Eine Schädigung durch freie Radikale, freieRadikale ist unter vielen verschiedenen Bedingungen von Bedeutung, z. B.
  • bei der akuten Entzündungsreaktion, insbesondere bei der Bakterienabtötung,

  • beim Strahlenschaden,

  • beim Reperfusionsschaden nach Ischämie.

Tetrachlorkohlenstoff (CCl4)
Dieses TetrachlorkohlenstoffLösungsmittel wurde früher viel für gewerbliche Zwecke (z. B. chemische Reinigung) genutzt. CCl4 ist per se nicht toxisch. Es wird erst durch Metabolisierung in der Leber – durch mischfunktionelle Oxidoreduktasen (P-450-System) im glatten endoplasmatischen Retikulum – in das sehr kurzlebige Radikal CCl3 umgewandelt, das durch Sekundärreaktionen eine Peroxidation von Membranlipiden und damit eine letale Zellschädigung verursacht.
Sie sind hauptsächlich in der Azinuszone 3 lokalisiert, weshalb sich der Parenchymschaden unabhängig von der Frage der Sauerstoffversorgung meist hier manifestiert.
Sauerstoffradikal
Autokatalytisch Sauerstoffradikalverlaufende Peroxidationsreaktionen können auch durch das Sauerstoffradikal Superoxid (O2-½) hervorgerufen werden, wie es unter der Einwirkung hoher Konzentrationen von Sauerstoff (z. B. künstlicher Beatmung) oder von Ozon entsteht. Folgereaktionen sind die Bildung von Wasserstoffsuperoxid (H2O2) und des Hydroxylradikals (OH), die besonders bei Frühgeborenen die Lungenentwicklung stören können (bronchopulmonale Dysplasie).
Paraquat
Die Bildung solch freier Sauerstoffradikale ist auch der primäre Mechanismus einer durch das Insektizid Paraquat verursachten Lungenschädigung (akut: Zerstörung der Alveolarepithelien mit Hypoxämie, später: Lungenfibrose).
Schädigung durch Interaktion mit Proteinen
Kohlenmonoxid (CO)
Es bindet Kohlenmonoxidin der Lunge mit hoher Affinität (bis 300-fach gegenüber Sauerstoff) an das Hämoglobin der Erythrozyten. Das entstehende Carboxyhämoglobin fällt für den O2-Transport aus und interferiert darüber hinaus mit der Freisetzung von Sauerstoff aus Oxyhämoglobin in der Peripherie. Eine Hypoxämie von klinischer Relevanz entsteht bereits bei einem Anteil von 20–30 % CarboxyhämoglobinCarboxyhämoglobin. Beträgt dieser Anteil 60–70 %, so besteht Lebensgefahr.
Blei (Pb)
Blei inhibiert Bleivergiftungdie Hämsynthese durch Bindung an die Aminolävulinsäuredehydratase und an die Ferrokatalase, wodurch der Einbau von Eisen in das Häm-Molekül behindert wird. Folge ist eine mikrozytäre hypochrome Anämie. Auch die Funktion mitochondrialer Cytochrome (Häm-Proteine!) kann durch Blei beeinträchtigt werden, was v. a. bei der akuten Vergiftung zu einer Störung der oxidativen Phosphorylierung führt.
Bei chronischer Exposition akkumuliert Blei im Knochengewebe und interagiert besonders bei Kindern mit der Knorpelmineralisation in der Epiphyse. Infolge einer Hemmung der Osteoklastenfunktion wird Blei nur sehr langsam wieder freigesetzt. Die Blutspiegel können daher noch für Monate und Jahre im kritischen Bereich liegen.
α-Amanitin
α-<03B1>-AmanitinAmanitin, das Gift des Knollenblätterpilzes, wirkt durch Bindung an die große Untereinheit der RNA-Polymerase II. Der dann fehlende Nachschub an mRNA wirkt sich erst nach mehreren Stunden aus, insbesondere in Organen mit hoher Proteinsyntheseleistung wie der Leber, die unter dem Bild der akuten Leberdystrophie versagen kann. Auch in der Niere kann der Schaden manifest werden.
Botulinustoxin
Das BotulinustoxinBotulinustoxin ist ein Exotoxin von Clostridien, deren Sporen die sonst wirksamen Konservierungsverfahren der Lebensmitteltechnik überstehen können. Seine Wirkung beruht auf einer Proteolyse von Proteinen cholinerger Nerven, die die Exozytose von Neurotransmittern vermitteln, sodass die cholinerge Erregungsübertragung blockiert wird.
Schadstoffe als Ursachen anerkannter Berufskrankheiten
Als BerufskrankheitenBerufskrankheiten bezeichnet man Krankheiten, die durch solche Einwirkungen verursacht werden, denen Personen durch ihre berufliche Tätigkeit in erheblich höherem Grad als die übrige Bevölkerung ausgesetzt sind.
Einteilungen und Vorkommen
Die Kosten für die Behandlung von Berufskrankheiten und für Entschädigungsleistungen übernehmen die Berufsgenossenschaften. In der von der Bundesregierung veröffentlichten Liste der derzeit 63 anerkannten Berufskrankheiten werden unter teils ätiologisch, teils anatomisch definierten Gesichtspunkten folgende Gruppen unterschieden:
  • Durch chemische Einwirkungen verursachte Erkrankungen

  • Durch physikalische Einwirkungen verursachte Erkrankungen

  • Durch Infektionen verursachte Erkrankungen

  • Erkrankungen der Atemwege und der Lungen, des Rippenfells und des Bauchfells

  • Hautkrankheiten

  • Krankheiten sonstiger Ursache

Hier interessieren v. a. die durch Inhalation von Staubpartikeln verursachten Krankheiten. Im Jahr 2011 wurden in der Bundesrepublik Deutschland insgesamt 14.266 Fälle als Berufskrankheit anerkannt. 4.576 Fälle waren durch Inhalation von anorganischen Stäuben verursacht. Dass diese Zahl immer noch sehr hoch ist, beruht auf der langen Entwicklungsdauer der Krankheit von im Mittel 40 Jahren.

Merke

Anorganische Stäube können im Lungengewebe akkumulieren und eine Fibrose bewirken. Man spricht von Staublungenerkrankungen (= Pneumokoniosen). Demgegenüber können organische Stäube zu einer exogen-allergischen Alveolitis (Immunkomplexreaktion) führen.

Anorganische Stäube
Quarzstaub
Quarzpartikel SilikoseQuarzstaub(SiO2) waren in früheren Zeiten oft in hoher Konzentration Bestandteile der Atemluft bei Bergarbeitern, Tunnelarbeitern, Steinhauern und bei Arbeiten mit dem Sandstrahlgebläse. Die nach jahrelanger Exposition entstehende Krankheit Silikose ist infolge von Schutzmaßnahmen in den letzten Jahrzehnten weltweit rückläufig.
Pathogenese und Verlauf
Pathogen sind nur Staubpartikel mit einer Größe von weniger als 10 μm. Die Alveolarmakrophagen bilden nach der Aufnahme von Quarzpartikeln zunächst knötchenförmige StaubmakulaAnsammlungen (Staubmakula). Durch die Quarzpartikel werden die Makrophagen geschädigt bis hin zur Nekrose, wodurch nicht nur die Quarzpartikel wieder freigesetzt, sondern auch Entzündungsmediatoren und fibroblastenstimulierende Wachstumsfaktoren generiert werden. Dieser Circulus vitiosus zieht die Entwicklung einer chronischen granulomatösen Entzündung (Granulome vom Fremdkörpertyp = Silikosegranulome/-knötchen) und Vernarbung nach sich. Histologisch sind diese 2–5 mm großen Granulome konzentrisch geschichtet und betont perivaskulär/peribronchial lokalisiert:
  • Zentrum aus einem zellfreien hyalinen Bindegewebe

  • Umgeben von einem zellarmen kollagenreichen Bindegewebe mit enthaltenen doppelbrechenden SiO2-Kristallen

  • Äußere Schicht mit einer chronischen Entzündung mit staubbeladenen Makrophagen und Lymhozyteninfiltraten (Abb. 2.25a)

Die Knötchen konfluieren zu Schwielen, und die einhergehenden Schrumpfungsvorgänge führen zur Emphysembildung im umgebenden Lungengewebe (Narbenemphysem). Später entsteht zusätzlich eine interstitielle Lungenfibrose.
Durch Drainage von Quarzstaubpartikeln in die Hiluslymphknoten können sich diese vergrößern und in den verschwielenden Prozess einbezogen werden. Es droht die chronische respiratorische Insuffizienz (obstruktive und restriktive Ventilationsstörung!) und die Überlastung des rechten Herzventrikels (Cor pulmonale) durch Widerstandserhöhung im kleinen Kreislauf.
Mischstaubsilikosen
Das MischstaubsilikoseBild einer reinen Silikose kann in verschiedener Form abgewandelt sein, wenn die Quarzpartikel nur Anteil eines Staubgemischs sind, wie bei der im Kohlebergbau früher häufigen AnthrakosilikoseAnthrakosilikose. Man spricht dann von Mischstaubsilikosen.
Silikatstäube
Interstitielle SilikatstäubeLungenerkrankungen meist geringeren Schweregrads als bei den Silikosen werden durch Silikatpartikel (Talkum, Glimmer, Kaolin) in der Atemluft hervorgerufen.
Asbestfasern
Wegen Asbeststaubgünstiger Materialeigenschaften wurde Asbest bis in die 1970er-Jahre vielseitig genutzt (Wärmeisolierung, Bremsbeläge, Filtermaterialien, Dachplatten). Sowohl bei der Herstellung als auch bei der Nutzung derartiger Produkte gelangen Asbestfasern als Schwebeteilchen in die Atemluft. Obwohl eine Exposition gegenüber Asbeststaub heutzutage weitestgehend vermieden werden kann, ist wegen der langen Entwicklungszeit noch mit keinem Rückgang der Erkrankungshäufigkeit zu rechnen.
Pathogenese und Verlauf
Die Pathogenität dieser hydratisierten Siliziumverbindungen ist abhängig von:
  • Fasergröße: kürzere Fasern (< 10 μm) gelangen schneller in die Alveolen und werden phagozytiert; auch längere Fasern (> 10–100 μm) sind alveolargängig, können aber nicht phagozytiert werden

  • Fasergeometrie:

    • Serpentinasbest (z. B. Chrysotil): flexible, gewellte Faserstruktur; bessere Löslichkeit in der Atemluft (Entfernung durch mukoziliäre Clearance möglich)

    • Amphibolasbest (z. B. Krokydolith, Amosit): starre, nadelförmige Faserstruktur; schlechtere Löslichkeit in der Atemluft; stärker pathogen und insbesondere karzinogen

  • Konzentration in der Atemluft

  • Dauer der Exposition (Faserjahre)

Asbestfasern gelangen in tiefe Anteile der Lunge, wo sie das Alveolarepithel penetrieren, sich im Interstitium ablagern und von Makrophagen phagozytiert, aber nicht abgebaut werden können. Sie wirken hauptsächlich fibrogen über eine Mediatorenfreisetzung und durch unmittelbare Stimulation von Fibroblasten, sodass eine diffuse interstitielle Lungenfibrose (Asbestose) und plattenförmige Hyalinisierung der parietalen Pleura entsteht.

Merke

Bilaterale hyaline Pleuraplaques gelten als Indikator für eine Asbestexposition.

Eine langjährige Asbestexposition fördert die Entstehung maligner Tumoren (Pleuramesotheliom, Bronchialkarzinom und auch das Larynxkarzinom).
Asbestfasern können manchmal bereits in der Zytologie als nackte Fasern im Lichtmikroskop erkannt werden. Ein Teil der Asbestfasern wird von eisenhaltigen Glykoproteinkomplexen umhüllt. Es resultieren ca. 20 μm große Asbestkörperchen (Abb. 2.25b), die aber nicht in allen Fällen einer Asbestose vorhanden sind. Für eine schlüssige Beurteilung ist deshalb meist die Ermittlung der Faserzahl nach Feuchtveraschung des Lungengewebes erforderlich.
Organische Stäube
Organische Stäube können Überempfindlichkeitsreaktionen vom Typ III auslösen (exogen-allergische Alveolitis durch eine Immunkomplexreaktion und Granulombildung). Beispiele sind:
  • FarmerlungeFarmerlunge: bei Inhalation von Getreidestaub (enthaltene Schimmelpilzantigene)

  • Taubenzüchterlunge: Staub aus getrockneten Vogelexkrementen

Daneben können organische Stäube auch Überempfindlichkeitsreaktionen vom Typ I (Atopie) auslösen, z. B. bei der MehlstauballergieMehlstauballergie bei Bäckern.
Schließlich kann eine chronische Exposition gegenüber Holzstaub (Eiche, Buche) krankhafte Veränderungen im oberen Respirationstrakt, insbesondere die Entstehung von Adenokarzinomen in den Haupt- und Nebenhöhlen der Nase, begünstigen.
Maligne Tumoren als Berufskrankheit
Neben den oben genannten Tumoren (Lungenkarzinom oder Pleuramesotheliom durch Asbest, Nasenhöhlenkarzinome durch Holzstaub) sind weitere Beispiele für maligne Tumoren, die Kriterien der Berufskrankheit erfüllen:
  • Skrotalkrebs der Schornsteinfeger

  • Harnblasenkrebs der Anilinarbeiter

  • Hautkrebs der Teerarbeiter

  • Arsenkrebs der Winzer

  • Maligne Gefäßtumoren der Leber durch das Monomer Vinylchlorid (Kunststoffindustrie)

Umwelttoxine

Außer Haus können die Abfallprodukte von Verbrennungsvorgängen in der Atemluft so stark erhöht sein, dass sie toxisch wirken. Das passiert v. a. in Städten und Ballungszentren bei entsprechender Inversionswetterlage, bei der ein verminderter Austausch zwischen bodennahen und oberen Luftschichten besteht. SO2, NO, NO2 und Rußpartikel können – ebenso wie das durch UV-Strahlen Ozonerzeugte Ozon – Atemwege reizen und Bronchialasthma auslösen, was v. a. Säuglinge, Kleinkinder, Greise und Patienten mit chronischen Atemwegs- und Kreislauferkrankungen gefährden kann.
In Innenräumen geben Möbel, Teppiche, Wandfarben, Mauerwerk, Isoliermaterialien und Heizungen verschiedene Stoffe ab, die unter Umständen schädlich hohe Konzentrationen erreichen können:
  • Formaldehyd → Atemwegsreizungen

  • Kohlenmonoxid → akute oder chronische Intoxikation

  • Asbestfasern → Mesotheliom, Bronchialkarzinom

  • Radon (aus Gestein und Mauerwerk) → Bronchialkarzinom

  • Organische Stäube → allergische Überempfindlichkeitsreaktionen

Fremdkörper und inertes Fremdmaterial

Fremdkörpergranulome
Häufig lösen Fremdkörper im Gewebe die Bildung von Fremdkörpergranulomen aus (Kap. 5.4.2). Auch flüssiges Material kann dafür verantwortlich sein, z. B. ölhaltige Präparate, wie sie zur Verödung von Hämorrhoiden injiziert werden (Ölgranulome). Körpereigene Substanzen, z. B. plattenepitheliales Keratin oder Schleim, können eine vergleichbare Reaktion verursachen (endogene Fremdstoffreaktionen).
Implantatproblematik
Bei Implantatproblematikder Entwicklung prothetischer Implantate, z. B. künstliche Herzklappen, Gefäßprothesen, Augenlinsen, Gehörknöchelchen, plastische Implantate nach operativer Entfernung der weiblichen Brustdrüse, Osteosyntheseplatten zur stabilen Versorgung von Frakturen, intraossäre Verankerungen zum Aufbau eines Zahnersatzes u. a., ist es durch Wahl des Materials und Modifikation der Oberflächenbeschaffenheit in vielen Fällen gelungen, eine solche Fremdstoffreaktion weitestgehend zu verhindern. Trotzdem kann es im Lauf der Zeit zur Freisetzung feinster Partikel kommen, z. B. Kunststoffabrieb in einer Gelenkprothese, wodurch Makrophagen stimuliert Abriebsynovialitiswerden (Abriebsynovialitis).

Suchtstoffe

Tabakrauchen
Das TabakrauchenSuchtstoffeTabakrauchen ist der wichtigste krankheitsauslösende exogene Faktor in den meisten Industrienationen (Tab. 2.7). Beim Verbrennen von Tabak entstehender Rauch enthält eine große Zahl potenziell schädlicher Substanzen.
Beim Zigarettenrauch unterscheidet man zwischen Partikeln und Gasen.
Teer
Teer Teernennt man den Partikelanteil, der aus mehr als 3 Milliarden Teilchen pro Milliliter Rauch besteht und aus mehr als 4.000 unterschiedlichen, zum großen Teil unbekannten Stoffen zusammengesetzt ist. Darunter befinden sich mehr als 40 gut bekannte chemische Karzinogene, wie:
  • Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe.

  • Phenol.

  • Benzapyren.

  • Nitrosamin.

  • 4-Aminobiphenyl.

  • Polonium 210.

  • N-Nitrosonornicotin (NNN).

  • 2-Naphthylamin.

  • Nickel, Arsen, Chromate, Cadmium.

  • Aus dem Rauch eingeatmetes Kohlenmonoxid bindet stärker als molekularer Sauerstoff an das Hämoglobin und führt zu einer Sauerstoffuntersättigung des Blutes. CO bindet jedoch auch an Myoglobin und die Cytochrom-C-Oxidase.

Nikotin
Nikotin Nikotinist ein wesentlicher Bestandteil des Zigarettenrauchs. Es passiert die Blut-Hirn-Schranke, erregt Nikotinrezeptoren des Gehirns und ist der wichtigste Suchtfaktor beim Rauchen. Es führt aber auch zu Gefäßspasmen, zur Tachykardie und zur Mobilisierung freier Fettsäuren und trägt auch zur Entstehung der Atherosklerose bei.

Merke

Bei allen Raucherkrankheiten steigt die Erkrankungswahrscheinlichkeit mit der Exposition, also der Anzahl Zigaretten pro Tag, und der Jahre (pack years = Zigarettenpackungen/Tag x Jahre), seit denen geraucht wird. Das relative persönliche Risiko nimmt wieder ab, wenn mit dem Rauchen dauerhaft aufgehört wird.

Alkohol
Auf Alkoholdie Abbauwege des EthylalkoholEthylalkohols in der Leber wird im Kapitel 14.5 eingegangen. Alkohol ist eine amphophile, also lipophile und hydrophile Substanz, welche die Phospholipidmembran von Zellen direkt passieren, aber auch beeinflussen kann, was eine lähmende Wirkung auf das periphere und zentrale Nervensystem hervorruft (Gefahren: Ausfall der Schutzreflexe – Aspiration; Atemlähmung). Hohe Alkoholkonzentrationen haben unmittelbar toxische Effekte auf die Schleimhäute der Mundhöhle, des Pharnyx, des Ösophagus und des Magens. Außerdem wirkt das bei der Degradation des Alkohols anfallende Intermediärprodukt Acetaldehyd toxisch.
Alkoholbedingte Krankheiten
  • Leberverfettung, Fettleberhepatitis, Leberfibrose, Leberzirrhose, Leberzellkarzinom

  • Vitamin B1-Mangel: Wernicke-Korsakow-Syndrom, periphere Neuropathie, zerebrale Atrophieformen, zerebelläre Atrophie

  • Akute Gastritis und Ulzera, Plattenepithelkarzinome von Mundhöhle und Ösophagus

  • Akute und chronische Pankreatitis

  • Dilatative Kardiomyopathie, Rhabdomyolysen

  • Fetopathie: Wachstumsretardierung, mentale Retardierung, Frühgeburtlichkeit

  • Suchtverhalten, psychosoziale Enthemmung, Gewaltbereitschaft, Unfälle

  • Allgemeine Mangelernährung

Drogen
Gemeint sind hier Opiate (Heroin, Methadon), Sedativa (Barbiturate), Cannabinoide (Haschisch, Marihuana), psychomotorische Stimulanzien (Kokain, Amphetamin), Halluzinogene (LSD, Mescalin).
Pathogenese
Die Beeinflussung zerebraler Rezeptoren (Opioid-, GABA-, Dopamin-, Serotonin-, Glutamat-Rezeptoren) löst euphorisierende, teilweise sedierende, teilweise aber auch aktivierende Effekte aus und ist auch für die Suchtentstehung verantwortlich. Da die meisten Drogen schon in niedriger Konzentration stark auf das zentrale und vegetative Nervensystem wirken und in höheren Konzentrationen zu tödlichen Atemlähmungen führen, sind die meisten anderen Organe von direkten toxischen Wirkungen verschont.
Krankheiten, die im Gefolge von Drogenkonsum auftreten
  • Infektionen über Nadeln: Hepatitis B und C, HIV/AIDS

  • Bakterielle Infektionen (z. B. Staphylokokken) durch mangelnde Hygiene/Obdachlosigkeit

  • Mangelernährung, Vitaminmangel

  • Unfälle, Erschöpfungszustände

  • Gefäßspasmen, Kreislaufkollaps, Herzrhythmusstörungen

  • Unterkühlung, aber auch Hyperthermie

Drogenentzug
Die neben psychotischen Symptomen bei Drogenentzug auftretenden Störungen sind durch eine starke Aktivierung des vegetativen Nervensystems bestimmt (Erbrechen, Diarrhö, Schweißausbrüche, Hypotonie, Speichelfluss).

Ernährung

Die Zahl der Menschen, die aufgrund einer Unter- oder Überernährung erkranken, ist ungeheuer groß. Nahrungsüberfluss und -mangel sind aber nicht die alleinigen Ursachen ernährungsbedingter Krankheiten.
Überernährung
Adipositas (ÜberernährungFettleibigkeitAdipositasFettleibigkeit) definiert man ab einem Body-Mass-Index von mehr als 30 kg Körpergewicht/(Körpergröße in m2).
Pathogenese
Das Anlegen von Vorratsspeichern in Zeiten des Überflusses ist nur dann sinnvoll, wenn zwischendurch auch Mangelzeiten folgen, was in vielen Kulturen rituelle Fastenzeiten mit gesundheitserhaltenden Effekten bewirken.
Bewegungsmangel, hochkalorische Ernährung und die ständige Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln führen dazu, dass Hunger und Sättigung nicht mehr empfunden werden und ein eigentlich normales Absinken des Blutglukosespiegels mit Heißhunger beantwortet wird. Die Grundlagen dafür können schon im frühen Säuglingsalter und möglicherweise auch in der Fetalzeit gelegt werden.
Das Zusammenspiel von peripher freigesetzten Hormonen (Insulin, Adiponectin, Leptin, Ghrelin) und deren Rezeptoren des Hypothalamus, des Fettgewebes, der Muskulatur und der Leber spielen beim Zustandekommen von Hunger und Sättigung und in der Regulation des Energiehaushalts eine wichtige Rolle. Manche Genvarianten erleichtern das Zustandekommen einer Adipositas. Dennoch sind die äußeren Einflüsse und das erlernte Verhalten noch immer die Hauptursache der Fettleibigkeit.
Krankheiten, die im Gefolge einer Adipositas gehäuft auftreten
  • Dabei sind besonders viszerale Fettspeicher mit einem höheren Erkrankungsrisiko assoziiert.

  • Intestinal: Gallensteine, Pankreatitis, nichtalkoholische Fettleber, Leberzirrhose, gastroösophagealer Reflux, Hernien, Pseudodivertikel des Kolons.

  • Metabolisch: metabolisches Syndrom, Diabetes mellitus Typ II, Hyperlipidämie, Gicht.

  • Kardiovaskulär: arterielle Hypertonie, Atherosklerose, koronare Herzkrankheit, Myokardinfarkt, Hirninfarkt, Venenthrombosen.

  • Pulmonal: Hypoventilation, Schlafapnoe, Atelektasen.

  • Skelettal: Arthrosen.

  • Gynäkologisch: Infertilität, Störungen des Menstruationszyklus.

  • Erhöhung des Karzinomrisikos in Ösophagus, Kolon, Gallenblase, Prostata, Mamma, Corpus und Cervix uteri sowie Niere.

Seit mehreren Jahren ist die bei Adipositas häufig bestehende Hyperinsulinämie und gleichzeitige Hyperglykämie als mögliche Ursache des erhöhten Karzinomrisikos in den Mittelpunkt gerückt. Viele Signalwege, die durch Insulin beeinflusst werden, finden sich oft als deregulierte Signalkaskaden in verschiedenen neoplastischen Läsionen.
Mangelernährung
Mangelernährung Mangelernährungkann einzeln oder gemeinsam Kalorien, Aminosäuren, Vitamine und Mineralien betreffen.
Marasmus
Als MarasmusMarasmus bezeichnet man den starken Gewichtsverlust, der bei fehlender oder stark hypokalorischer Ernährung eintritt. Marasmus tritt in Hungergebieten sowie bei schweren Grunderkrankungen mit stark gesteigertem Katabolismus auf. Krankheitsbeispiele sind metastasierte Tumorleiden mit Ausschüttung von TNF-α und Interleukin-1, Hirntumoren, AIDS, schwere chronische Linksherzinsuffizienz, respiratorische Insuffizienz bei schwerem Lungenemphysem, Wurmerkrankungen, intestinale Fisteln bei der Crohn-Krankheit mit Kurzdarmsyndrom, Drogenabhängigkeit mit Verwahrlosung. Es kommt zu einem starken Abbau von Fettgewebe einschließlich des Bauchfettgewebes, Atrophie der Muskulatur, Osteoporose.
Anorexia nervosa
Dieses Anorexia nervosahauptsächlich bei Mädchen und jungen Frauen vorkommende krankhafte Diätverhalten mit starker Gewichtsabnahme kann in schweren Fällen lebensgefährlich werden und bis zum Marasmus fortschreiten.
Kwashiorkor
Diese KwashiorkorKrankheit beruht in Armutsregionen auf einer Proteinmangelversorgung oder auf Eiweißverlusten durch Diarrhö bei ausreichender Kalorienzufuhr mit der Konsequenz einer Hypalbuminämie, onkotischen Ödemen, Aszites und Lebergewebeverfettung. Letztgenannte entsteht, weil bei Mangel an essenziellen Aminosäuren nicht genügend Lipoproteine synthetisiert werden können, um die in der Leber synthetisierten Triglyzeride abtransportieren zu können.
Vitaminmangel
Vitaminmangelzustände kommen dank der vielfältigen Nahrungsmittelzusätze in reicheren Nationen kaum noch vor.
Vitamin-B1-Mangel
Der Vitamin-B1-MangelThiaminmangelThiaminmangel kann bei einseitiger Ernährung von Alkoholikern entstehen. Er soll für die zerebrale und zerebelläre Atrophie und Polyneuropathie der Alkoholiker verantwortlich sein.
Vitamin-B12-Mangel
Er Vitamin-B12-Mangelentsteht bei chronischer atrophischer (autoimmuner) Gastritis, bei der die Belegzellen in Magenkorpus und -fundus und damit der Syntheseort des Intrinsic-Faktors zerstört werden. Gleiches droht natürlich auch bei totaler Anämie:megaloblastäreGastrektomie. Folge ist erst nach mehreren Jahren (Speicher in der Leber!) eine megaloblastäre Anämie (PerniziosaPerniziosa), die auch bei FolsäuremangelFolsäuremangel auftreten kann.
Vitamin-C-Mangel
Skorbut Vitamin-C-MangelSkorbutist manchmal bei Drogenabhängigen zu sehen. Durch die gestörte Kollagensynthese entstehen Keratitis, Haarausfall, Schleimhauterosionen und petechiale Blutungen.
Vitamin-A-Mangel und Vitamin-A-Überschuss
Vitamin-A-Vitamin-A-MangelMangel mit Nachtblindheit, Xerophthalmie, Plattenepithelmetaplasien und Infektanfälligkeit ist extrem selten. Beim Vitamin Vitamin-A-HypervitaminoseA gibt es auch eine Hypervitaminose, die akut zu Kopfschmerzen, Erbrechen, Stupor und einem Papillenödem führt. Bei chronischer Toxizität kommen Gewichtsverlust, Übelkeit, Schwindel, Hyperostose und Leberschäden vor. Die Einnahme von Retinoiden während der Schwangerschaft (zur Therapie von Hauterkrankungen) kann zu Fehlbildungen des Fetus führen.
Vitamin-D-Mangel
Vitamin-D-Vitamin-D-MangelMangel tritt bei Mangel an UV-Licht auf (Kap. 19.2.2.2).
Vitamin-K-Mangel
Vitamin-K-Mangel Vitamin-K-Mangelführt zu Blutungsneigung, da die Vitamin-K-abhängigen Gerinnungsfaktoren nicht gebildet werden können. Zur Thromboseprophylaxe wird durch Kumarine ein künstlicher Vitamin-K-Mangel erzeugt, der durch intravenöse Vitamin-K-Gaben in Notfällen auch wieder beseitigt werden kann.

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