01 Zellerneuerung - Institut für Tierpathologie
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Institut für Tierpathologie der Ludwig-Maximilians-Universität München Allgemeine Pathologie - Übersicht - Anpassungsreaktionen - Stoffwechselstörungen - Kreislaufstörungen - Entzündung - Immunpathologie - Wiederherstellungswachstum - autonomes Wachstum (Tumoren) Institut für Tierpathologie der Ludwig-Maximilians-Universität München Allgemeine Pathologie - Teilkapitel - Anpassungsreaktionen - Zellerneuerung - Anpassungsreaktionen - Hypertrophie / Hyperplasie - Metaplasie - Atrophie - Zelltod - Gewebetod Allgemeine Pathologie physiologischer Zellersatz physiologischer Zellersatz Struktur-Ebenen des tierischen Organismus - der tierische Organismus ist ein körperliches Gebilde - seine Bestandteile lassen sich auf unterschiedlichen Ebenen beschreiben: physiologischer Zellersatz Strukturebenen des tierischen Organismus - die Vielfalt nimmt zu physiologischer Zellersatz Eigenschaften von Zellen Zellen sind charakterisiert durch ihre - Morphologie (Gestalt: Zytologie, Histologie) - Funktion (Physiologie) - soziales Verhalten im Gewebeverband Abweichungen in der Morphologie deuten auf Abweichungen in der Funktion hin dieser Zusammenhang ist die Basis der klassischen Pathologie morphe, gr. = Gestalt logos gr. = Lehre physiologischer Zellersatz Eigenschaften von Zellen (ein Beispiel) der morphologische Hinweis auf die Ablagerung von Fett in Leberzellen kann ein Hinweis auf die funktionelle Störung "Lipomobilisation" sein physiologischer Zellersatz Eigenschaften von Zellen während die Zellen im normalen Epithel wohlgeordnet auf einer Basalmembran ruhen, wachsen Tumorzellen völlig unkontrolliert, sie wachsen z.B. infiltrativ (quasi a-sozial) (ein Beispiel) physiologischer Zellersatz Strukturebenen des tierischen Organismus - die Verfahren der Beobachtung (= Diagnostik) unterscheiden sich physiologischer Zellersatz Was kann alles mit Zellen / Geweben geschehen? - ein Gedankenexperiment - physiologischer Zellersatz Was kann mit Zellen / Geweben geschehen? - sie können ungestört bis an ihr individuelles Ende leben und müssen dann ersetzt werden - sie können veränderten Anforderungen unterliegen, denen sie sich anpassen können und nach deren Wegfall sich der Ausgangszustand wieder einstellt - sie können Belastungen unterliegen, denen sie sich nicht mehr anpassen können, es kommt zur Schädigung > der Körper wird versuchen, diese Schäden zu heilen physiologischer Zellersatz unser Programm für die nächsten Stunden physiologischer Zellersatz Erhalt der Größes eines Organes / Gewebes ist abhängig von: - Organ-typische Zellmasse (Zellzahl und -größe) - diese beruht auf: > Neubildung von Zellen > Zellgröße > Absterben von Zellen Zellteilung > Teilungsrate Wachstum Apoptose > Sterberate physiologischer Zellersatz Verschiedene Arten von Geweben / Zellen (1) - nicht alle Zellen des Organismus sind teilungsfähig (* - die teilungsfähigen Zellen teilen sich nicht alle mit der gleichen Regelmäßigkeit - schon früh wurde erkannt, daß man Gruppen von Zellen unterscheiden kann > (* unter natürlichen, nicht-experimentellen Bedingungen (siehe Schaf Dolly) physiologischer Zellersatz Verschiedene Arten von Geweben / Zellen (2) physiologischer Zellersatz Verschiedene Arten von Geweben / Zellen (3) daraus ergeben sich folgende Fragen: - worin liegen die Gründe und die Mechanismen für die drei unterschiedlichen Gruppen? - woher kommt der Nachschub für die beiden Gruppen mit teilungsfähigen Zellen? physiologischer Zellersatz Verschiedene Arten von Geweben / Zellen (4) zu Gründe (eher unklar): - der Spezialisierungsgrad der jeweiligen Zellart (je höher die Spezialisierung, desto seltener Teilungen?) - die Verschleißrate der Zellen bzw. des Gewebes (je mehr Verschleiß desto größerer Bedarf an Zellen) > im Endeffekt nicht einfach zu benennen physiologischer Zellersatz Verschiedene Arten von Geweben / Zellen zu Mechanismen (eindeutig): - sind im Ablauf des Zellzyklus und in seiner Steuerung zu suchen > eine kurze Wiederholung physiologischer Zellersatz Zellteilung physiologischer Zellersatz Zellzyklus (1) - zwischen die beiden Abschnitte des Teilungszyklus, der - Verdopplung der Chromosomen (Synthese der DNS) - Teilung von Zellkern und Zellleib - sind eingeschoben: 1. Pausen (gaps = G-Phasen) 2. Kontrollpunkte (Checkpoints) - beide dienen der Steuerung / Kontrolle des Zellzyklus physiologischer Zellersatz Zellzyklus (2) physiologischer Zellersatz Zellzyklus (3) physiologischer Zellersatz Zellzyklus (4) - die Steuerung des Zellzyklus erfolgt durch Mechanismen, A. die außerhalb der Zelle liegen (Mitogene) B. die innerhalb der Zelle liegen und die insbesondere von einer korrekten und vollständigen Verdopplung des Chromosomensatzes (Replikation) abhängig sind - diesem Zweck dienen insgesamt 3 Kontrollpunkte physiologischer Zellersatz Zellzyklus (5) physiologischer Zellersatz Zellzyklus (6) physiologischer Zellersatz Zellzyklus (7) wodurch wird die Frequenz der Zellteilungen beeinflußt? Wechselgewebe Dauer der G1-Phase stabile Gewebe - partieller Abbau der Komponenten, die für die Steuerung des Zellzyklus verantwortlich sind - erneute Synthese unter dem Einfluß von Mitogenen permanente Gewebe kompletter Abbau und Übergang in die G0-Phase physiologischer Zellersatz Zellzyklus (8) physiologischer Zellersatz Zellteilung - ist die Replikation fehlerhaft, so bestehen für die Zelle folgende Möglichkeiten: - der Zellzyklus wird angehalten (Checkpoints) - die defekte DNS wird repariert - die Zelle tötet sich selbst ab (Apoptose) - Fehler in diesen Steuerungsmechanismen sind an der Entstehung von Tumoren beteiligt (siehe später) physiologischer Zellersatz Verschiedene Arten von Geweben / Zellen daraus ergeben sich folgende Fragen: - worin liegen die Gründe und die Mechanismen für die drei unterschiedlichen Gruppen? - woher kommt der Nachschub für die Gruppen mit teilungsfähigen Zellen? physiologischer Zellersatz Stammzellen (1) - der Nachschub für die meisten Gewebe des Körpers wird unter Normalbedingungen von Stammzellen geliefert - es werden heute prinzipiell verschiedene Arten von Stammzellen unterschieden - embryonale Stammzellen (totipotent) - induzierte pluripotente Stammzellen (in vitro) - adulte (= somatische) Stammzellen totus lat. = alles plus, pluris lat. = mehrere potens = mächtig physiologischer Zellersatz Stammzellen (2) adulte Stammzellen müssen über folgende Eigenschaften verfügen: - sie müssen während der gesamten Lebensdauer des Organismus teilungsfähig bleiben - sie haben die Fähigkeit der Selbsterneuerung - sie müssen in der Lage sein, Nachkommen zu bilden, die sich dann zu differenzierten Zellen entwickeln physiologischer Zellersatz Adulte Stammzellen (1) physiologischer Zellersatz Adulte Stammzellen (2) - das Prinzip der Stammzelle - mit ihrer niedrigen Proliferationsrate - reduziert die Gefahr, dass Mutationen entstehen - die an die Tochterzellen weitergegeben werden - und die dann zur Tumorentstehung beitragen - von Stammzellen können, je nach Belastung und Bedarf, verschiedene differenzierte Zellen gebildet werden, z.B. aus der mesenchymalen Stammzelle lockeres und straffes Bindegewebe, Knorpel- und Knochengewebe physiologischer Zellersatz Adulte Stammzellen (3) physiologischer Zellersatz Adulte Stammzellen (4) physiologischer Zellersatz Adulte Stammzellen (5) - eine Reihe von Stammzellen bedarf zu ihrem Überleben einer Nische (niche), ein sog. Stroma aus andersartigen Zellen (u.a. Fibroblasten, Makrophagen) - besonders deutlich wird dieses im hämatopoetischen Knochenmark und in den lymphatischen Geweben physiologischer Zellersatz Aufbau Knochenmark - Zellen der Hämatopoese neutr. Granulozytopoese Thrombozytopoese Erythrozytopoese physiologischer Zellersatz Aufbau Knochenmark - Stromazellen Gefäße Fibrozyten Makrophagen Fettzellen Endost
