01 Zellerneuerung - Institut für Tierpathologie

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