Rudolf Virchow ( ) 1. Bau und Organisation der Zelle 2. Pathologie der Zellorganellen 3. Zelltod: Apotose und Nekrose 4. Interzellularsubstanz

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1 HELIOS Klinikum Bad Saarow Rudolf Virchow ( ) Pathologie der Zellen, der Interzellularstrukturen und substanzen. Zell- und Gewebeschäden. Anpassungsreaktionen. Vorlesung Pathologie für f r Zahnmediziner - PD Dr. Stefan Koch Zellularpathologie Jede Krankheit beruht in der Veränderung einer kleineren oder grösseren Summe zelliger Einheiten des lebenden Körpers. (1858) Das viel gesuchte Wesen der Krankheit ist die veränderte Zelle. (1858) Zelle und Interzellularsubstanzen Zelle und Interzellularsubstanzen 1. Bau und Organisation der Zelle 2. Pathologie der Zellorganellen 3. Zelltod: Apotose und Nekrose 4. Interzellularsubstanz 1. Bau und Organisation der Zelle 2. Pathologie der Zellorganellen 3. Zelltod: Apotose und Nekrose 4. Interzellularsubstanz Elektronenmikroskopisches Bild einer tierischen Zelle (ca fache Vergrößerung) Schema einer tierischen Zelle und ihrer Organellen N Nukleus, No Nukleolus, GER Granuläres endoplasmatisches Retikulum, M Mitochondrium, D Golgi-Apparat, Mf Mikrofilamente, Mv Mikrovilli, De Desmosom, ICS Interzellularraum, L Lysosomen N Kern, No Nucleolus, G Sekretgranulum, M Mitochondrium, GER Granuläres endoplasmatisches Retikulum 1

2 Frische Zelle Normale Struktur und Kern-Plasma-Relation: Nukleus (N), Mitochondrien (M), Vesikel (V) Frische Zelle Gut erhaltene Mitochondrien (M), mehrere Vesikel (V) mit homogener Struktur, intaktes endoplasmatisches Retikulum (repr) Bau und Organisation der Zelle (Orthologie) 1. Zellkern 2. Zytoplasma 3. Zellmembran 4. Zellverbindungen 5. Interzellularstrukturen u. -substanzen Zellkern: Chromatin Nukleolus Kernmembran Schema einer tierischen Zelle und ihrer Organellen N Nukleus, No Nukleolus, GER Granuläres endoplasmatisches Retikulum, M Mitochondrium, D Golgi-Apparat, Mf Mikrofilamente, Mv Mikrovilli, De Desmosom, ICS Interzellularraum, L Lysosomen 2

3 Zytoplasma: enthält Zellorganellen Endoplasmat. Retikulum (ER) Mitochondrien Lysosomen Peroxysomen Golgi-Komplex Zytoskelett Schema einer tierischen Zelle und ihrer Organellen Zellmembran: Fluid-Mosaic-Modell, Singer u. Nicolson, 1972 N Nukleus, No Nukleolus, GER Granuläres endoplasmatisches Retikulum, M Mitochondrium, D Golgi-Apparat, Mf Mikrofilamente, Mv Mikrovilli, De Desmosom, ICS Interzellularraum, L Lysosomen Zellverbindungen Voraussetzung für: Entwickl. u. Diffz. von Gewebe Entzündungsvorgänge Immunreaktionen Phagozytose Zellmigration Invasion von Tumorzellen Wundheilung Schema einer tierischen Zelle und ihrer Organellen N Nukleus, No Nukleolus, GER Granuläres endoplasmatisches Retikulum, M Mitochondrium, D Golgi-Apparat, Mf Mikrofilamente, Mv Mikrovilli, De Desmosom, ICS Interzellularraum, L Lysosomen Interzellularstrukturen und -substanzen Grundsubstanz Hyaluronsäure Proteoglykane Fibronektine Laminin Strukturproteine Kollagen (Typ I bis V) Elastin Schema einer tierischen Zelle und ihrer Organellen N Nukleus, No Nukleolus, GER Granuläres endoplasmatisches Retikulum, M Mitochondrium, D Golgi-Apparat, Mf Mikrofilamente, Mv Mikrovilli, De Desmosom, ICS Interzellularraum, L Lysosomen Zelle und Interzellularsubstanzen Pathologie der Zellorganellen 1. Bau und Organisation der Zelle 2. Pathologie der Zellorganellen 3. Zelltod: Apotose und Nekrose 4. Interzellularsubstanz Allgemeine Schädigungsmuster der Zellorganellen auf ultrastruktureller Ebene (Übersicht) Ausgewählte Schädigungen an einzelnen Zellorganellen 3

4 Schädigungsmuster der Zellorganellen auf ultrastruktureller Ebene Pathologie der Zellorganellen Reversibel Zellschwellung Blasen der Zellmembran Chromatinverklumpung Schwellung von ER u. Golgi-Komplex Ablösung der Ribosomen Autophagie durch Lysosomen Irreversibel Ruptur u. Autolyse der Lysosomen Lyse des ER Karyopyknose, Karyolyse Karyorrhexis Zellmembranruptur Ausgewählte Schädigungen an einzelnen Zellorganellen 1. Zellkern 2. Mitochondrien 3. ER 4. Golgi-Komplex 5. Lysosomen 6. Zytoskelett Gefrorene Zelle Auffällig runder Zellkern (N), nur leichte Schädigung der Mitochondrien (M), Ödem des Zytoplasmas (Pfeil o.), Kernmembranödem (Pfeil u.) Gefrorene Zelle Destruktion der Mitochondrien (M), Kernstruktur unverändert (N) Gefrorene Zelle (Detail) Gefrorene Zelle (Detail) Kondensation des Mitochondriums (M), Nukleus (N), Vesikel (V) mit großem Ödem der Kerndoppelmembran, Mitochondrien nicht mehr sicher identifizierbar, beginnende Zytolyse 4

5 Gefrorene Zelle (Detail) Ödem (Ö) der Kerndoppelmembran, beginnendes Ödem der Mitochondrien (M), Vesikel (V) u. Kern (N) normal Neue Ära der medikamentösen Tumortherapie: Target-Therapie Gezielter Einsatz gegen molekulare Strukturen/Mechanismen des Tumorzellwachstums Extra- und intrazelluläre Signaltransduktionshemmung durch EGFR-Tyrosinkinasen (Signalwegtherapie) VEGF-Angiogenesehemmung Schädigungsmuster der Zellen und Gewebe auf lichtmikroskopischer Ebene Imatinib (Glivec) hemmt selektiv deregulierte (hyperaktive) Tyrosinkinasen: CML, GIST Reversibel Zellschwellung (Hydrops) Verfettung Einlagerung von Eiweiß (intrazelluläres Hyalin) Dystrophie Irreversibel Zellalterung Pigmentablagerung Intravitaler Zell- und Gewebetod: Apoptose Nekrose Reversible Zellschäden (Beispiele) Reversible Zellschäden (Beispiele) Councilman-Körperchen = Apoptose bei Virushepatitis Mallory-Hyalin im Lebergewebe bei ethyltoxischer Schädigung (IHC) Hydropische Schwellung von Hepatozyten nach Tetrachlorkohlenstoffexposition Grobtropfige Leberzellverfettung Feintropfige Herzmuskelzellverfettung (Sudan-Rot) 5

6 Zelle und Interzellularsubstanzen Zelltod 1. Bau und Organisation der Zelle 2. Pathologie der Zellorganellen 3. Zelltod: Apotose und Nekrose 4. Interzellularsubstanz Definition: intravitales irreversibles Absterben von Zellen oder Zellgruppen 2 Formen: Apoptose und Nekrose Apoptose: Unter A. (griech. : Abfallen, Abtropfen) wird die genetisch programmierte (Apoptose-Gen) Elimination von Zellen verstanden. Nekrose: Summe aller morphologischen Veränderungen nach dem Zelltod in einem lebenden Gewebe oder Organ Typen der Nekrosen Lichtmikroskopische Kennzeichen von Apoptose und Zellnekrose (aus Roessner et al., 2004) Koagulationsnekrose Sonderformen: Käsige Nekrose Fibrinoide Nekrose Hämorrhagische Nekrose Gangränöse Nekrose Kolliquationsnekrose Sonderform: Enzymatische Fettgewebsnekrose Traumatische Fettgewebsnekrose 6

7 Koagulationsnekrose Akuter Myokardinfarkt A 81/04: AMI, Koronarthrombus A 48/01 Gangränöse Nekrose Hämorrhagische Nekrose: Hirnmetastase, Restzustand nach Bestrahlung 7

8 Kolliquationsnekrose Zelle und Interzellularsubstanzen 1. Bau und Organisation der Zelle 2. Pathologie der Zellorganellen 3. Zelltod: Apotose und Nekrose 4. Interzellularsubstanz Frischer anämischer Hirninfarkt im Versorgungsgebiet der A. cerebri media Verflüssigung der Hirnsubstanz Ursachen der Schädigung des Bindegewebes und seiner Bildungsprodukte Formen der Schädigung 1. Genetische Faktoren 2. Vitaminmangel 3. Bakteriell-toxische Ursachen 4. Sonstige Faktoren 1. Faser-Zerfall 2. Basalmembranschäden 3. Mukoide Degeneration 4. Fibrinoide Verquellung 5. Fibrose 6. Hyalinose 7. Keloid-Bildung 8. Verkalkungen 9. Ablagerungen (z. B. Urat, Amyloid) Anpassungsreaktionen Atrophie Änderung der Masse eines Gewebes oder Organs Hauptformen: Atrophie, Hypertrophie/Hyperplasie reversibel/irreversibel Definition: Zunahme der Masse eines zunächst normal entwickelten Gewebes oder Organs einfache A.: Abnahme der Zellgröße numerische A.: Abnahme der Zellzahl Prinzip: negative Bilanz von Zellaufbau und Zellabbau Formen: physiologische A.: Thymusatrophie (Involution), menopausale A. von Ovarien u. Uterus, Altersatrophie: Herz, Hirn, Knochen pathologische A.: generalisiert: Hunger, Tumor lokalisiert: infolge Ischämie, Druck, Inaktivität, Hormonveränderungen, Entzündung 8

9 Formen der Atrophie Formen der Hypertrophie Allgemeine Atrophie (physiologische, senile) Inaktivitätsatrophie Hungeratrophie Druckatrophie Arbeitshypertrophie (z. B. Skelett- u. Herzmuskulatur) Kompensatorische Hypertrophie (z. B. bei Ausfall einer Niere) Anatomische Landschaft Milan Klima, 2001 Linksherzhypertrophie Normalbefund Akuter Myokardinfarkt 9

10 Literatur Ude, J. u. M. Koch: Die Zelle. Atlas der Ultrastruktur. 3. Aufl. Spektrum, Akadem. Verl. Heidelberg, 2002 Roessner, A. (Hrsg.): Pathologie für Zahnmediziner. Elsevier, München, 2004 Böcker, W. (Hrsg.): Pathologie. 3. Aufl. Urban&Schwarzenberg, München, Jena 2004 Riede, U.-N. (Hrsg.): Allgemeine und spezielle Pathologie. 5. Aufl., Thieme, Stuttgart,