Zell- und Gewebsschädigung

Zellschäden

Zellschäden können auf sehr unterschiedliche Ursachen zurückzuführen sein, so auf Hypoxie (mangelnde Sauerstoff-Versorgung), auf endogene Stoffwechseldefekte (mit den Folgen z. B. der Speicherung von Stoffwechselprodukten), auf immunologische Schädigungen (z. B. durch Antikörper, Komplement, Einwirkung zytotoxischer T-Zellen) auf Erreger bzw. Parasiten (Protozoen, intrazelluläre Bakterien, Viren u. a.), und natürlich auf physikalische Noxen (Trauma, Einwirkung von Hitze oder Kälte, Strahlung, Elektrizität u. a.) sowie auf chemische Noxen bzw. Toxine (synthetische und natürliche Gifte).

Die Schädigungen bewirken entweder einen sofortigen Zelltod oder aber protrahierte, subletale und ggf. auch potentiell reversible Veränderungen, die sich in vielfältiger Weise als degenerative Veränderungen manifestieren können.

Subletale bzw. potentiell reversible Zellschäden

Zu diesen Erscheinungen zählen das Zellödem, Hyalinisierungen, die Verfettung, und verschiedene Ablagerungen.

Zellödem

Mallory-Körperchen
Mallory-Körperchen

Hierbei handelt es sich um eine Elektrolytimbalance mit Wasserverschiebung in das Zellinnere. Zuerst sind die Mitochondrien betroffen, die aufquellen, granulär erscheinen und durch den Tyndall-Effekt in dem betroffenen Gewebe eine Lichtstreuung hervorrufen, die sogenannte trübe Schwellung.

 

Intrazelluläres Hyalin

Intrazelluläres Hyalin
Dutcher-Körperchen

Es entsteht durch einen Kollaps des Zytoskeletts. Ein gutes Beispiel sind die Mallory-Körperchen in Hepatozyten. Die Bestandteile des intrazellulären Hyalins lassen sich immunhistologisch, z.B. durch Nachweis von Zytokeratin, gut darstellen.

 

 

Verfettung

Skelettmuskulatur
Herzmuskulatur
Herzmuskulatur
Herzmuskelzelle

 

 

 

 

 

Als Verfettung bezeichnet man die Ablagerung von Neutralfett außerhalb der auf dessen Speicherung spezialisierten Adipozyten, also außerhalb des Fettgewebes sensu stricto. Beispiele sind die Leberverfettung bzw. Fettleber, die Verfettung von Nieren-Tubulusepithelien und auch die degenerative (hypoxische) Myokardverfettung.

 

 

Pigmentablagerungen

M. Wilson
Anthrakose
Cholestase
Gallenblasenschleimhaut
Mukozele
Mukozele
Molluscum contagiosum
Molluscum contagiosum
Lichen ruber planus
Lichen ruber planus
Councilman-Körperchen

Diese können zelleigen (endogen) oder exogener Herkunft sein. Unter den endogenen Pigmenten sind das Lipofuscin (lipochromes Pigment, “Alterspigment”), Melanin, und die eisenhaltigen oder eisenfreien Pigmente des Hämoglobinmetabolismus zu nennen (Hämosiderin, Hämatoidin, Bilirubin, Hämozoin = Malariapigment). Unter den exogenen Pigmenten können das Pseudomelanin in Makrophagen der Darmschleimhaut nach Laxantienabusus (Pseudomelanosis coli), inhalierte Stäube (Lungenstauberkrankungen = Pneumokoniosen: Anthrakose, Silikose, Asbestose, Berylliose etc.), injizierte Fremdsubstanzen (Talkum in “gestreckten” i.v. Drogen) als Beispiele genannt werden.

Andere Ablagerungen

Verminderte Schleimsekretion kann eine intrazelluläre Schleimspeicherung mit Bildung von “Siegelringzellen” durch Verdrängung des Kerns an den Rand des vakuolisierten Zellleibes bewirken. Man findet dieses als pathologischen Vorgang bei schlecht differenzierten, “siegelringzelligen” Adenokarzinomen, z.B. im Magen (diffuser Typ des Adenokarzinoms). Nota bene: der Siegelringzell-Aspekt kann auch durch Speicherung anderer Substanzen als Schleim hervorgerufen werden wie z. B. Immunglobulinpräzipitate in Plasmazellen (Russel-Körperchen). Das Siegelringzell-Phänomen kann auch in anderen Läsionen auftreten, wie in malignen Melanomen, in gereizten Mesothelzellen u.a.

Intrazelluläre Sekrettropfen können u. U. auch verkalken und in Form von Psammomkörpern zurückbleiben.

Ablagerungen von Stoffwechselprodukten bei Glykogenosen, Sphingolipoidosen u.a. Speicherkrankheiten führen oft zum Aspekt von “Schaumzellen”, wenn die abgelagerten Lipoide oder Polysaccharide während der Fixierung bzw. Paraffineinbettung des Gewebes herausgelöst werden und optisch leere Räume hinterlassen.

In der Leber können bei Störungen des Bilirubinstoffwechsels oder der Gallesekretion bzw. des Galletransports intrakanalikuläre, aber auch intrazelluläre Galletropfen abgelagert werden. Bei alpha-1-Antitrypsinmangel wird das abnorme Protein nicht sezerniert, sondern als globuäres Präzipitat in den Hepatozyten gespeichert.

Zytoplasmatische oder Kern-Einschlusskörper finden sich bei verschiedenen Virusinfektionen als Ablagerungen von Virusprotein bzw. Viruspartikeln mit manchmal sehr charakteristischer Morphologie (z. B. bei Herpes simplex-, Cytomegalievirus- oder Adenovirus-Infektionen).

Letale Zellschäden

Letale Zellschäden können einerseits in Form des programmierten Zelltodes, der Apoptose, als durch interne oder externe Signale induzierter Vorgang mit charakteristischer Zytomorphologie auftreten oder aber in Form des provozierten Zelltodes, der Nekrose, durch exogene und endogene Noxen hervorgerufen werden.

Apoptose

Während der Fetal- und Embryonalentwicklung, im Zuge der Differenzierung von Immunzellen (Eliminierung autoreaktiver Zellen, Keimzentrumsreaktion) oder bei der Organinvolution müssen Zellen physiologischerweise entfernt werden. Virus-infizierte Zellen können durch Apoptose eliminiert werden, wobei verschiedene membranständige Rezeptoren die immunologisch vermittelten “Todessignale” weitergeben können. Zellen mit nicht reparablen DNA-Schäden unterliegen gleichfalls der Apoptose, die in diesem Fall durch interne Signale ausgelöst wird. Apoptosefiguren finden sich auch in Tumoren, die aber bei entsprechend gesteigerter Proliferation summa summarum trotzdem weiter wachsen.

Der Apoptose-Mechanismus ist eine Kaskade ineinandergreifender Signalwege, die von membranständigen Rezeptoren über das Zytoplasma in den Kern hinein reichen und dort Endonukleasen aktivieren, die dann die DNA fragmentieren. Der Kern wird pyknotisch und zerfällt in größere Schollen. Damit verbunden ist eine Schrumpfung des Zytoplasmas durch Elektrolytverlust und Aufhebung der Kontakte mit Nachbarzellen.

Beispiele für Apoptosevorgänge sind die (oxyphilen) Councilman-Körperchen bei Hepatitis und die Einzelzelluntergänge von Keratinozyten bei Graft-versus-Host-Erkrankung. Keimzentren mit vielen Sternhimmel-Makrophagen und Tumoren mit vielen Kerntrümmer-Makrophagen enthalten meistens zahlreiche Apoptosen. Ein Beispiel hierfür ist das Burkitt-Lymphom.

Nekrose

Die Nekrose ist das irreversible Endstadium einer hypoxischen, toxischen, physikalischen, mikrobiellen oder auch immunologischen Zellschädigung, bei der die Mechanismen der Apoptose nicht zum Zuge kommen. Durch Schädigung der Membranen, Elektrolytverschiebungen, erniedrigten pH-Wert u. a. denaturieren die Zellproteine und es kommt zur enzymatischen Auflösung der Zell- und Gewebsbestandteile.

Die Nekrose kommt nur im lebenden Organismus vor, der diesen intravitalen Partialtod mit einer vitalen Reaktion beantwortet. Die Zellzerfallskomponenten, aber auch vor dem Zelltod sezernierte Faktoren wirken chemotaktisch und rufen eine Entzündungsreaktion (siehe dort) hervor. Nach dem Tod des Organismus (oder bei Gewebsentnahme) kommen prinzipiell gleichartige Mechanismen der Gewebeauflösung zum Zuge, die aber dann naturgemäß nicht mit einer vitalen Reaktion beantwortet werden und dann Autolyse genannt werden. Als Heterolyse bezeichnet man die Gewebszersetzung durch exogene Enzyme, z. B. von Bakterien, also die Fäulnis.

Die Nekrose wird erkennbar durch einen Zerfall der Zellorganellen, die zusammen mit den denaturierten Proteinen schollige Strukturen im Zytoplasma bilden. Durch Ansammlung saurer Stoffwechselprodukte denaturieren Proteine und präzipitieren. Die Integrität von Membranen kann aufgrund des Sauerstoffmangels nicht mehr aufrecht erhalten werden, Lysosomen geben damit ihren Inhalt frei. Die Kerne werden klein, zerkrümeln (Kernpyknose und Karyorrhexis, sieht aber anders aus als bei der Apoptose!) oder verdämmern, verlieren dabei ihre Basophilie und lösen sich schließlich auf (Karyolyse). Dadurch werden die sauren Valenzen neutralisiert, basische überwiegen schließlich, das Gewebe wird eosinophil. Diese Vorgänge zwischen Eintritt des letalen Schadens und dem endgültigen Zelltod bezeichnet man als Nekrobiose, den Vorgang des Sichtbarwerdens der Nekrose als Nekrophanerose.

Betrifft die Nekrose nicht nur einzelne Zellen, sondern Zellverbände und die extrazelluläre Matrix, also ganze Gewebs- oder Organanteile, so kann man verschiedene Formen der Nekrose abgrenzen. In Zellen und Geweben mit hohem Protein- und niedrigem Fettgehalt kommt es zur Koagulationsnekrose (Gerinnungsnekrose), bei der das Gewebe fahlgelb, fest, trocken und bröckelig wird. Es können verschiedene Sonderformen unterschieden werden:

  • Bei der Schorfnekrose sind Oberflächen betroffen, es kommt zur Ausbildung einer Kruste aus nekrotischem Material, Fibrin und Blut (z. B. Säureverätzung des Ösophagus, Magenulkus).
  • Die fibrinoide Nekrose findet man in Bindegeweben z. B. bei rheumatischen Erkrankungen. Sie hat nichts mit Fibrin zu tun, sie sieht nur aus wie ein Fibrin-Transsudat (fibrinoid !).
  • Die verkäsende Nekrose wird durch Mykobakterien hervorgerufen, das tote Gewebe und mykobakterielle Zellwandbestandteile bilden eine eosinophile, weichkäseartige, krümelige Masse (“Kittniere” bei Urogenital-Tuberkulose!).
  • Die feuchte Gangrän ist eine bakteriell besiedelte Nekrose, die oft nach anämischer Nekrose an Extremitäten oder nach Invagination bzw. Inkarzeration von Darmschlingen auftritt.
  • Die trockene Gangrän entsteht bei Austrocknung der Nekrose (Extremitäten!). Die schwarze Färbung der Gangrän rührt von der Bildung von Schwefel-Eisen-Verbindungen her. Der Gasbrand ist ein Sonderfall der Gangrän.

Zur Kolliquationsnekrose kommt es in Geweben mit hohem Fett- und relativ niedrigem Proteingehalt, z. B. im Hirn. Diese Nekroseform kann auch in proteinreichem Gewebe durch Einwirkung von Laugen (Laugenverätzung des Ösophagus) entstehen. Einfache Fettgewebsnekrosen bilden “Ölzysten”, die langsam von Makrophagen (Schaumzell-Aspekt!) resorbiert werden. Autodigestive (lipolytische) Fettgewebsnekrosen entstehen in der Umgebung des Pankreas, wenn pankreatische Lipasen in situ aktiviert werden und eine Verseifungsreaktion auftritt (sog. kalkspritzerartige oder tryptische Nekrosen).

Eine besondere Form der Nekrose ist die hämorrhagische Nekrose. Sie tritt auf, wenn der Gewebsschaden auch zur Zerstörung von Blutgefäßen führt und Blut einsickert, ohne dass der Blutfluss schnell durch die Gerinnung zum Stillstand gebracht werden kann. Die ist z. B. bei der akuten Pankreatitis der Fall, bei der die in situ aktivierten proteolytischen Enzyme vor Gefäßen nicht halt machen. Die andere Möglichkeit ist die, dass Blut retrograd in die Nekrose gepresst wird. Dies ist beim hämorrhagischen Lungeninfarkt (siehe dort) unter der meist gegebenen Bedingung der Linksherzinsuffizienz der Fall. Am Darm kann man zwei, histologisch nicht unterscheidbare, Situationen unterscheiden, den hämorrhagischen Infarkt und die hämorrhagische Infarzierung. Beim hämorrhagischen Darminfarkt fehlt die arterielle Versorgung durch Thrombembolie oder einen anderen Verschluss der arteriellen Strombahn. Das Blut wird retrograd venös in die Nekrose gedrückt. Bei der hämorrhagischen Infarzierung ist der venöse Schenkel versperrt, das Blut wird von arterieller Seite in die Nekrose gepresst, die durch Hypoxämie infolge der Hämostase entsteht.

Schicksal der Nekrose

Die Nekrose wird definitionsgemäß durch eine vitale Reaktion beantwortet. Bei der gewöhnliche Koagulationsnekrose kommt es dabei zu einer akuten Entzündung, die in zwei Phasen abläuft. Die frühe Phase (6-8 Std.) der hämatogenen Reaktion zeichnet sich durch eine Permeabilitätssteigerung der Kapillaren aus, es kommt am Rande der Nekrose zum Ödem und zur kapillären Hyperämie. Durch Chemotaxis werden Granulozyten zum Einwandern veranlasst. Dadurch wird die Nekrose demarkiert und die Resorption des toten Gewebes initiiert. Durch die kapilläre Stase und Blutaustritt wird ein roter hämorrhagischer Randsaum sichtbar. Bei transmuralen Infarkten, z. B. beim Herzen oder bei Hohlorganen, besteht die Gefahr der Ruptur, wenn sich der nekrotische Gewebsverband durch Selbstverdau genügend aufgelockert hat, meistens nach 7-10 Tagen.

Die zweite Phase ist die der histiogenen Reaktion, die nach 48 Std. einsetzt. Durch Einwanderung von Monozyten und Umwandlung zu Makrophagen wird die Resorptionsleistung gesteigert. Durch Angiogenese kommt es zur Einsprossung von Kapillaren, ferner werden Fibroblasten aktiviert und zu Myofibroblasten umgewandelt, die für die Synthese von Kollagen u. a. extrazellulärer Matrix sorgen. Es entsteht ein Granulationsgewebe. Den Ersatz der Nekrose durch ein Granulationsgewebe bezeichnet man als Organisation.

Der Begriff Granulationsgewebe sollte nicht mit den Begriffen Granulozyt und Granulom verwechselt werden. Gemeinsam ist Ihnen die Ableitung vom lateinischen granum = Korn. Das Granulationsgewebe sieht körnelig aus (gut sichtbar beim heilenden Dekubitalulkus!). Dieser Aspekt kommt durch die Konvolute neugebildeter Kapillaren, um die herum Fibroblasten Grundsubstanz und andere Matrix abscheiden, zustande. Um einen größeren Nekroseherd bildet sich ein dunkelrot-glasig aussehender Granulationsgewebssaum, der mit etwa 1 mm pro Woche voranschreitet. Auf diese Weise läßt sich das Alter von Nekrosen abschätzen (siehe akuter Herzinfarkt).

Ist der Nekroseherd klein, so kann unter bestimmten Bedingungen der Schaden durch Regeneration komplett ohne Folge ausheilen, es kommt zur restitutio ad integrum. Größere Schäden, insbesondere solche, die extrazelluläre Leitstrukturen der Epithelregenration in Mitleidenschaft gezogen haben, heilen unter Ausbildung eines funktionell minderwertigen, mesenchymalen Ersatzgewebes, also einer Narbe aus. Es kommt zur Defektheilung. In der jungen Narbe liegen noch Kapillaren vor, das fibrilläre Kollagen ist noch relativ locker angeordnet und reich an Tenaszin. In der alten Narbe (Schwiele) ist der Kapillargehalt gering und die extrazelluläre Matrix dichter gepackt, anstelle von Tenaszin findet man Undulin/Kollagen Typ XIV, das die interstitiellen Kollagenfasern vernetzt. Die junge Narbe ist rosa gefärbt und weich, die alte ist von weißer Farbe und fester Konsistenz.

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