Zelluläre Anpassung

Definition

Anpassung, auch Adaptation:

• Reversible Veränderungen der Anzahl, Größe, des Phänotyps oder der Zellfunktion als Reaktion auf physiologische und pathologische Veränderungen in der Umwelt
• Ermöglicht das Überleben der Zellen und die Fortsetzung der Zellfunktion in einem veränderten Steady-State
• Ergebnis von:
  • Erhöhte Beanspruchung
  • Veränderungen der Gefäßversorgung, Nährstoffversorgung oder Stimulation
  • Chronische Reizung

Hypertrophie

Überblick

• Zellen nehmen an Größe zu
• Keine zusätzlichen neuen Zellen
• ↑ Zellgröße → ↑ Größe des betroffenen Organs
• Kann zusammen mit Hyperplasie auftreten
• Ausgelöst durch:
  • Hormonelle Signalgebung
  • Funktionellen Bedarf
• Typen:
  • Physiologische Hypertrophie
  • Pathologische Hypertrophie

Physiologische Hypertrophie

• Wegen:
  • Erhöhte funktionelle Beanspruchung
  • Hormonelle Stimulation und Wirkung von Wachstumsfaktoren
• Klinische Korrelation:
  • Gebärmutterwachstum in der Schwangerschaft Schwangerschaft Schwangerschaft: Diagnostik, mütterliche Physiologie und Routineversorgung
  • Skelettmuskelwachstum nach dem Training

Pathologische Hypertrophie

• Aufgrund erhöhter Arbeitsbelastung
• Klinischer Zusammenhang: Linksventrikuläre Hypertrophie
  • Hypertrophie der Wand des linken Ventrikels

Mechanismus

• Erhöhung der zellulären Proteinproduktion durch:
  • Wirkung von Wachstumsfaktoren
  • Wechsel in der Genexpression
• Der Vergrößerung von Zellen oder Organen sind Grenzen gesetzt.
• Wenn diese Grenze erreicht ist und/oder Stress nicht abgebaut wird, treten regressive Veränderungen oder Zelltod Zelltod Zellschäden und Zelltod auf.

Hyperplasie

Überblick

• Die Zahl der Zellen nimmt als Reaktion auf einen Reiz zu.
• Kann gleichzeitig mit Hypertrophie auftreten
• Tritt nur auf, wenn Zellen sich teilen können (Herzmyozyten und Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie im Gehirn unterliegen keiner Hyperplasie)
• ↑ In Zellzahl → ↑ Größe des betroffenen Organs
• Typen:
  • Physiologische Hyperplasie
  • Pathologische Hyperplasie

Physiologische Hyperplasie

• Folge eines normalen Stressors
• Veranlaßt durch eine Erhöhung der Hormone Hormone Endokrines System: Überblick und Wachstumsfaktoren zur Verbesserung der Funktionsfähigkeit des Organs
• Hormonelle Hyperplasie:
  • Klinischer Zusammenhang: Drüsenepithel Drüsenepithel Drüsenepithel: Histologie der Brustdrüsen Brustdrüsen Brustdrüsen (Glandulae mammariae) in der Pubertät Pubertät Pubertät und Schwangerschaft Schwangerschaft Schwangerschaft: Diagnostik, mütterliche Physiologie und Routineversorgung
• Kompensatorische Hyperplasie:
  • Folge von Schäden oder Resektion
  • Klinische Korrelation:
    • Wiederherstellung eines Teils der Leber Leber Leber nach der Resektion
    • Knochenmarkhyperplasie als Reaktion auf akute Blutungen
    • Eine partielle Nephrektomie führt zu einer Hyperplasie der verbleibenden Niere.

Pathologische Hyperplasie

• Ergebnisse einer übermäßigen oder unangemessenen Stimulation von Hormonen oder Wachstumsfaktoren
• Klinische Korrelation:
  • Längere Östrogenexposition → Endometriumhyperplasie Endometriumhyperplasie Endometriumhyperplasie und Endometriumkarzinom → führt zu Endometriumblutungen
  • Androgene Androgene Androgene und Antiandrogene → gutartige Prostatahyperplasie → Blasenausgangsobstruktion
  • Papillomavirus → Epithelhyperplasie → Warzen und Schleimhautläsionen

Mechanismus

• Durch Stimulation durch Wachstumsfaktoren → reife Zellen proliferieren oder neue Zellen bilden sich aus Gewebestammzellen
• Die Hyperplasie kann aufhören, sobald der Stimulus entfernt wird.
• Uneingeschränkte Stimulation → anhaltende Proliferation und erhöhte Wahrscheinlichkeit genetischer Aberrationen → erhöhtes Krebsrisiko

Atrophie

Überblick

• Abnahme der Größe und Anzahl der Zellen, was zu einer verringerten Stoffwechselaktivität führt
• Wenn eine ausreichende Anzahl von Zellen diesen Prozess durchläuft, verkümmert das gesamte Organ.
• 2 Arten von Atrophie:
  • Physiologische
  • Pathologische

Physiologische Atrophie

• Durch einen normalen Reiz
• Klinische Korrelation:
  • Uterusinvolution: Verkleinerung der Gebärmutter Gebärmutter Uterus, Cervix uteri und Tuba uterina nach der Geburt
  • Thyroglossus- und Chorda-Atrophie während der Embryonalentwicklung

Pathologische Atrophie

• Kann lokalisiert oder generalisiert sein
• Ursachen und klinischer Zusammenhang:
  • Verlust der Arbeitsbelastung oder Atrophie des Nichtgebrauchs: bettlägerige Patient*innen → längerer Nichtgebrauch → Skelettmuskelfasern nehmen an Anzahl und Größe ab
• Hinweis: Hypoplasie ist ein Zustand kleiner als normaler Organe oder Gewebe, der aus einer abnormalen oder unvollständigen Entwicklung resultiert. Das betroffene Gewebe war nie normal groß.

Mechanismus

• Gekennzeichnet durch eine Abnahme der Proteinsynthese und eine Zunahme des Proteinabbaus
• Ubiquitin-Proteasom-Weg:
  • Ubiquitin-Ligasen werden aktiviert, was zur Anlagerung von Ubiquitin an zelluläre Proteine Proteine Proteine und Peptide führt.
  • Diese Proteine Proteine Proteine und Peptide werden zu Zielen für den Abbau.
• Atrophie wird auch von Autophagie begleitet:
  • Selbstabbauender Prozess, bei dem eine Zelle ihren Inhalt frisst
  • Gekennzeichnet durch das Vorhandensein von autophagischen Vakuolen: enthalten von Lysosomen abgebaute Proteine Proteine Proteine und Peptide, Krankheitserreger und Zellorganellen
  • Einige Zelltrümmer widerstehen der Autophagie und bleiben als Restkörper bestehen
  • Lipofuscin-Granulat:
    • Ein Beispiel für Restkörper, gesehen in Zellen als gelb-braunes Pigment (“Wear-and-Tear”-Pigment)
    • Verursacht bei Zunahme im Gewebe eine bräunliche Verfärbung (braune Atrophie)
• Wenn die Atrophie die Gefäßversorgung anhaltend reduziert:
  • Es kommt zu einer irreversiblen Zellschädigung.
  • Zellen sterben durch Apoptose, einem regulierten Mechanismus des Zelltods, der irreparabel geschädigte Zellen eliminiert.

Metaplasie

Überblick

• Differenzierte Zelltypen werden reversibel in einen anderen Zelltyp umgewandelt.
• Hervorgerufen durch chronische Reizung
• Ein Zelltyp wird durch einen anderen Typ ersetzt, der der widrigen Umgebung, die die Veränderung ausgelöst hat, besser standhält oder diese toleriert.
• Epithel Epithel Epithel: Definition, Arten und Funktion – Histologie erscheint normal, befindet sich jedoch nicht an der normalen Stelle.
• Auswirkungen:
  • Reduzierte Funktion
  • Potentielle bösartige Transformation des Gewebes (bei Fortbestehen der auslösenden Zustände)

• Dysplasie:
  • Im Allgemeinen kein normativer zellulärer Anpassungsprozess, kann aber bei metaplastischen Epithelien gefunden werden
  • Gekennzeichnet durch ein ungeordnetes Wachstumsmuster mit unterschiedlicher Größe und Form der Zelle und des Zellkerns
  • Stellt eine prämaligne Veränderung dar

Klinische Korrelation

• Atemwege und Rauchen:
  • Normale Flimmerepithelzellen werden durch geschichtete Plattenepithelzellen ersetzt.
  • Plattenepithelzellen: Widerstandsfähig, aber schützende Mechanismen (Ziliarwirkung und Schleimsekretion) gehen verloren.
• Barrett-Ösophagus: Plattenepithelzellen des Ösophagus, die aufgrund von saurem Reflux durch säulenförmige Intestinalzellen ersetzt werden

Mechanismus

• Reprogrammierung lokaler Gewebestammzellen: Betroffene Zellen werden durch äußere Reize zu einem spezifischen Differenzierungsweg getrieben.
• Das betroffene Organ oder Gewebe wird von differenzierten Zellpopulationen benachbarter Stellen besiedelt.

Klinische Relevanz

• Linksventrikuläre Hypertrophie und Herzinsuffizienz: gekennzeichnet durch Hypertrophie der Wand des linken Ventrikels. Der Zustand wird schließlich durch eine Verringerung der systolischen Funktion und/oder eine diastolische Dysfunktion kompliziert, was zu einer Herzinsuffizienz führt. Eine Regression der linksventrikulären Hypertrophie kann durch Kontrolle des Blutdrucks, Gewichtsverlust und Medikamente erreicht werden.
• Endometriumhyperplasie Endometriumhyperplasie Endometriumhyperplasie und Endometriumkarzinom und Endometriumkarzinom Endometriumkarzinom Endometriumhyperplasie und Endometriumkarzinom: die abnormale Proliferation der Endometriumdrüsen relativ zum Stroma, die aus einer verlängerten Östrogenstimulation resultiert. Die Patient*innen stellen sich mit abnormalen Uterusblutungen vor. Atypische Hyperplasie, bestehend aus proliferierenden Drüsen mit Kernatypie, ist mit einem erhöhten Risiko für Endometriumkarzinome verbunden.
• Hirnatrophie und Demenz Demenz Demenz: Schwerwiegende neurokognitive Störungen: Klinischer Schlaganfall (Ischämie oder Blutung) oder zerebrale Erkrankungen der kleinen Gefäße und degenerative Prozesse führen zu einer Atrophie der Hirnstrukturen, aus der sich kognitive und Verhaltensstörungen entwickeln können. Vaskuläre Demenz Demenz Demenz: Schwerwiegende neurokognitive Störungen entsteht aus einer verminderten zerebrovaskulären Versorgung. Neuroimaging zeigt Infarkte und beschleunigte Hirnatrophie. Die Bildgebung der Alzheimer-Krankheit, einer neurodegenerativen Erkrankung, zeigt eine fokale oder generalisierte Hirnatrophie.
• Barrett-Ösophagus und Adenokarzinom der Speiseröhre Speiseröhre Ösophagus (Speiseröhre): Ein Barrett-Ösophagus entwickelt sich, wenn metaplastische Veränderungen in der Speiseröhre Speiseröhre Ösophagus (Speiseröhre) auftreten, um sich vor Magensäurereflux zu schützen. Der Zustand ist einer der Hauptrisikofaktoren für Speiseröhrenkrebs. Die chronische gastroösophageale Refluxkrankheit (GERD) prädisponiert für Dysplasie oder Wachstumsstörungen und architektonische Unordnung der Epithelzellen. Dysplastische Veränderungen prädisponieren für die Entwicklung eines Adenokarzinoms.