Folie 1

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Zellschädigung und Adaptation
Internetversion Vorlesung Pathologie I (4)
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Basis aller Krankheiten ist die Schädigung der
kleinsten lebenden Einheit der Körpers, der
Zelle Rudolf Virchow (1821-1902)
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Was kann alles eine Zelle schädigen?
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• Die Schädigung von Zellen kann als Stress,
• der auf die Zellen wirkt, verstanden werden.
• Traumen
• Hypoxie und Ischämie
• endogene und exogene chemische Stoffe, wie
• - Harnsäure
• - Alkohol
• physikalische Noxen, wie
• - Hitze, Kälte
• - ionisierende Strahlen
• belebte Ursachen, wie
• - Bakterien
• - Viren
• immunologische Prozesse

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Was passiert mit einer geschädigten Zelle?
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Mechanismen der Zellschädigung
Störung des intrazellulären Energiehaushaltes
kurzzeitig/ gering
ATP-Mangel
Trauma Immunologische Schädigung
Elektrolyt- verschiebungen
länger/ stärker
Hydropische Schwellung Zellverfettung
Nekrose
reversibel
irreversibel
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Was kann die betroffene Zelle/Gewebe/ Organismus
zu ihrem Schutz tun?
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• Die Zellen besitzen ein limitiertes Repertoire
• von Antworten auf Stress
• Funktionelle Anpassung an Stress
• - Hitzeschockproteine
• - Proteine der Phase der akuten Antwort
• Zytologische Adaptation
• - Hydropische Schwellung
• - Sub- und intrazelluläre Ablagerungen
• - Atrophie
• - Hypertrophie
• - Hyperplasie
• Histologische Adaptation
• - Metaplasie
• - Dysplasie

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• Funktionelle Anpassung an Stress
• 1. Hitzeschockproteine (HSP70, Ubiquitin)
• Werden permanent von allen Zellen
• synthetisiert, aber normalerweise
• nicht sezerniert
• Verstärkte Synthese bei erhöhter Temperatur
• (Fieber), Ischämie, akuter Entzündung
• und durch Alkohol
• Die Wirkung von HSPs soll das Überleben
• einzelner Zellen gewährleisten

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• Funktionelle Anpassung an Stress
• 2. Proteine der Phase der akuten Antwort
• PPAA werden permanent von Hepatozyten
• sezerniert
• Relativ langsamer Anstieg, aber längere
• Reaktion bei Infekten, Traumen,
• Verbrennungen, körperliche Anstren-
• gungen, Geburt (!)
• PPAAs sollen das Überleben des
• Gesamtorganismus durch Verteidigung
• oder Adaptation sichern

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• Proteine der Phase der akuten Antwort
• C-reaktives Protein (CRP)
• - chronische Entzündungen
• - Tumoren
• Serumamyloid A (SAA)
• - Bindung an HDL
• Haptoglobin
• Hämopexin
• a1-Proteaseinhibitor (a1-Antitrypsin)
• a1-Antichymotrypsin
• Fibrinogen
• Transthyretin
• Interleukin-4 (IL-4)

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• Zytologische Adaptation
• 1. Die mildeste Form der Zellschädigung wird
• als hydropische Schwellung (akutes
• Zellödem) bezeichnet und ist reversibel
• Das Zellvolumen wird durch einen
  energieabhängigen
• Austausch von K- und Na-Ionen sowie durch
• Enzyme der Zellmembran konstant gehalten
• Die normal höhere intrazelluläre
  K-Konzentration
• wird durch Ionen-Pumpen gewährleistet
• Ionen-Pumpen benötigen ATP
• Bei ATP-Mangel kommt es zum Wassereinstrom
• in das Zytoplama und die Mitochondrien

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• Zytologische Adaptation
• 2. Sub- und intrazelluläre Ablagerungen
• Stress kann zu abnormen Ablagerungen in der
• Zelle führen
• - Lipide, Proteoglykane, Sphingolipide, Glykogen
• - Pigmente
• Ablagerungen können aber auch Ausdruck eines
• direkten subzellulären Defekts sein
• - lysosomale Speicherkrankheiten
• - alpha-1-Antitrypsinmangel
• Bei funktioneller Überlastung
• - z. B. Hämochromatose

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Fettleber (Steatose der Leber)

• Alkohol
• andere Gifte
• nicht-alkoholisch (NASH)

Fibrose um die Zentralvenen
Maschendrahtfibrose
Vollständiger Parenchymumbau
Leberzirrhose
Erhöhung des intra- sinusoidalen Drucks
Portaler Hochdruck
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Hämosiderin

• Lokal, z. B. als blaues Auge
• Hämolytische Anämien
• Exogene Eisenzufuhr
• Medikamente, Transfusion
• Zerstörung der intestinalen Eisenschranke
• Primäre Hämochromatose (Bronzediabetes)
• Autosomal-rezessives Erbleiden mit ungehemmter
• Eisenaufnahme in fast alle Organe
• Leberfibrose Zirrhose
• Pankreasfibrose Inselzerstörung mit Diabetes m.
• Herzmuskel

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• Zytologische Adaptation
• 3. Atrophie
• Eine Atrophie eines Organes kann durch Verlust
• und/oder Verkleinerung einzelner Zellen
• zustande kommen
• Eine Zellschrumpfung geschieht bei
  Beschleunigung
• der normalen katabolen Prozesse der Zelle
• Die Atrophie kann physiologisch,
  funktionsangepasst
• oder pathologisch sein
• Beispiel Skelettmuskulatur bei
• - physiologischem Alterungsprozess
• - Gipsverband
• - Mangelernährung

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• Zytologische Adapation
• 4. Hypertrophie
• Der Begriff der zellulären Hypertrophie
  beschreibt
• eine volumenmäßige Vergrößerung von Zellen
• Zellen, die sich vergrößern, synthetisieren
  vermehrt
• Proteine. Dies erkennt man im Mikroskop durch
• - ein basophiles Zytoplasma (mehr Ribosomen)
• - vergrößerte Nukleolen (mehr mRNA)
• - vergrößerte Zellkerne und aufgelockertes
• Chromatin (vermehrte Transkription der
• DNS Polyploidisierung)

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• Zytologische Adaptation
• 5. Hyperplasie
• Zahlenmäßige Vermehrung von Zellen aus
• verschiedenen Gründen
• Durch vermehrte mitotische Zellteilung
  entwickelt
• sich eine Organvergrößerung
• Daher können auch nur in Geweben mit teilungs-
• fähigen Zellen eine Hyperplasie entstehen
• Von besonderer klinischer Wichtigkeit sind
• folgende Hyperplasieformen
• - Struma (Kropf)
• - (adenomyomatöse) Prostatahyperplasie

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• Histologische Adaptation
• 1. Metaplasie
• Umwandlung eines differenzierten Gewebes
• in ein anderes differenziertes Gewebe
• Sinn der Metaplasie ist die Anpassung eines
• Gewebes an eine chronische Schädigung
• Die Metaplasie birgt aber auch Gefahren
• - reduzierte/fehlende Funktion des
• metaplastischen Gewebes
• - Gangobstruktionen
• - Übergang in ein dysplastisches Epithel

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Metaplasie-Beispiele Bronchus Zylinderepithel
mit Plattenepithel Zilien Pankreas Ku
bisches Epithel der Plattenepithel
Ausführungsgänge Cervix uteri Nicht-verhornendes
parakeratotisch Plattenepithel
verhorntes Plattenepithel Ösophagus Ni
cht-verhornendes Drüsenepithel
Plattenepithel (Barrett-Epithel) Harnblase U
rothel Drüsenepithel Magen Sekretorisches D
ünndarm- Epithel Epithel Arterien Bi
ndegewebe Knochengewebe Knochen
nach Bindegewebe Knorpelgewebe
Fraktur Herzklappen Bindegewebe myxoides
Binde- gewebe
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• Histologische Adapation
• 2. Dysplasie von Zellen
• Dysplastische Zellen sind transformierte
  epitheliale
• oder mesenchymale Zellen mit
• - abnormer Wachstumstendenz
• - Potenz zur malignen Entartung
• Folgende zytologische Veränderungen sind für
• dysplastische Zellen charakteristisch
• - Vergrößerung der Zellkerne
• - eine Dyskaryose
• - Deformierung/Polymorphie der Zellkerne
• - Zunahme der Kern/Plasma-Relation

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• Histologische Kriterien der Dysplasie
• Die Kerne dysplastischer Zellen liegen näher als
• bei normalen Zellen
• Mitosen kommen auch oberhalb der Basalzell-
• schicht vor
• Die Polarisation des Epithels ist gestört oder
• aufgehoben
• In der Regel ist dysplastisches Epithel auch
• hyperplastisch

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CIN I
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CIN I
CIN II
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CIN III
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Zytologie der Cervix Einteilung nach
Papanicolaou Pap I Normale Epithelien Normal
e Endozervixzellen Pap II Normale
Epithelien Entzündungszellen Normale
Endozervixzellen Pap II W oder K Kontrolle
erforderlich Pap III Reaktiv-abnorme
Zellen Entzündungszellen Pap III D Zellen mit
geringen/mittelgradiger Dysplasie Virusveränder
ungen Pap IVA Zellen mit schwergradiger
Dysplasie Virusveränderungen Pap IV
B Verdacht auf invasives Karzinom Pap V Zellen
eines invasiven Karzinoms
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Zytologie der Cervix Einteilung nach
Papanicolaou Pap I Normale Epithelien Normal
e Endozervixzellen Pap II Normale
Epithelien Entzündungszellen Normale
Endozervixzellen Pap II W oder K Kontrolle
erforderlich Pap III Reaktiv-abnorme
Zellen Entzündungszellen 3 Mon. Pap III
D Zellen mit geringen/mittelgradiger
Dysplasie Virusveränderungen 6 Mon. Pap
IVA Zellen mit schwergradiger Dysplasie Virusv
eränderungen Pap IV B Verdacht auf invasives
Karzinom Konisation Pap V Zellen eines
invasiven Karzinoms
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• Take-Home-Message I
• Eine Schädigung von Zellen kann als Stress
• aufgefasst werden
• Die wichtigsten Stressfaktoren sind Sauer-
• stoffmangel, Strahlen, chemische Stoffe,
• Viren, Bakterien und immunologische Prozesse
• Die Zellschädigung geschieht über freie
• Radikale, die die Zellmembranen schädigen

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• Take-Home-Message II
• Die erste Reaktion der geschädigten Zellen
• ist eine Reduktion ihrer physiologische
• Proteine und eine vermehrte Synthese
• selektiver Proteine (Stressproteine)
• Bei anhaltendem Stress erfolgt eine strukturelle
• Anpassung (Adaptation), wie hydropische
• Schwellung, Atrophie, Hypertrophie und
• Hyperplasie
• Diese Adaptation geht vielfach auch mit
• abnormen intrazellulären Ablagerungen einher
• Phenotypische Veränderungen bei Stress sind
• Metaplasie und Dysplasie