Zellschäden und Zelltod

Überblick

Definitionen

• Homöostase:
  • Gleichgewichtszustand
  • Optimaler Funktionszustand der Zelle, bei dem alle physiologischen Anforderungen erfüllt werden
• Zelluläre Anpassung Zelluläre Anpassung Zelluläre Anpassung: reversible Veränderungen der Zellstrukturen oder -funktionen als Reaktion auf Veränderungen in der Umgebung der Zelle

Zellschäden

• Zellschäden treten auf, wenn die maximale adaptive Reaktion auf physiologische oder pathologische Reize überschritten wird, da die Anpassungsfähigkeit von Zellen begrenzt ist.
• Ursachen sind schädliche Reize, Verlust wichtiger Nährstoffe oder Mutationen.
• Faktoren, die die Zellschädigung beeinflussen:
  • Art, Dauer und Schwere der Schädigung
  • Zelltyp und Anpassungsfähigkeit
  • Mechanismus der Zellschädigung
• Arten von Zellschäden:
  • Reversible Zellschäden
  • Irreversible Zellschäden (führt zum Zelltod)
• Mechanismen der Zellschädigung (können gleichzeitig auftreten):
  • Mitochondriale Schäden
  • Störung der Calciumhomöostase
  • DNA-Schäden
  • Membranschäden
  • Stress des endoplasmatischen Retikulums (ER)
  • Oxidativer Stress

Zelltod

• Zustand, in dem die Zelle keine Funktionen mehr ausführt
• Von Bedeutung bei der Embryogenese, Organentwicklung und Aufrechterhaltung der Homöostase → Entfernung beschädigter und nicht benötigter Zellen
• Folge irreversibler Verletzung (Zellschäden können nicht behoben werden)
• Formen des Zelltods:
  • Apoptose
  • Nekrose

Ätiologie und Arten von Zellschäden

Schädliche Reize

• Physikalische Noxen:
  • Mechanische Traumata
  • Temperatur- und Luftdruckänderungen
  • Strahlung
  • Elektrischer Schock Schock Schock: Überblick
• Chemische Noxen und Medikamente:
  • Elektrolytstörungen durch chemische Substanzen (z. B. Glukose)
  • Gifte (z. B. Zyanid, Arsen)
  • Umweltschadstoffe
  • Industrielle Risiken (z. B. Asbest)
  • Medikamente (toxische Wirkungen)
• Sauerstoffmangel:
  • Ischämie
  • Kardiorespiratorische Dekompensation
  • ↓ Sauerstofftransportkapazität des Blutes ( Anämie Anämie Anämie: Überblick und Formen)
• Infektionen: Viren, Bakterien, Parasiten, andere biologische Agenzien
• Immunologische Reaktionen:
  • Immunreaktionen auf fremde Antigene
  • Autoimmunerkrankungen
• Genetische Anomalien:
  • Angeborene Fehlbildungen
  • Mangelhafte Proteinfunktionen durch Enzymdefekte
  • Falsch gefaltete Proteine Proteine Proteine und Peptide
• Mangelernährung Mangelernährung Mangelernährung von Kindern in Ländern mit begrenzten Ressourcen und Nahrungsüberschuss:
  • Mangelernährung Mangelernährung Mangelernährung von Kindern in Ländern mit begrenzten Ressourcen (Vitaminmangel)
  • Nahrungsüberschuss (Fettleibigkeit, erhöhte Lipidwerte)

Arten von Zellschäden

• Reversible Zellschäden:
  • Leichte oder vorübergehende Schädigung
  • Nach Beseitigung der schädlichen Reize oder nach Wiederherstellung ausreichender Versorgung kehrt die Zelle in einen stabilen Zustand zurück.
  • Merkmale:
    • Zellschwellung durch Wassereinstrom (früheste Manifestation einer Zellschädigung)
    • Hydropische Veränderung oder vakuoläre Degeneration: kleine, klare Vakuolen im Zytoplasma (aus ausgedehntem ER)
    • Veränderungen der Plasmamembran (Blasenbildung, Abstumpfung, Verlust von Mikrovilli)
    • Mitochondriale Schwellung und Ansammlungen von amorphem Material
    • ↑ Myelin im Zytosol Zytosol Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett (Phospholipide aus beschädigten Membranen)
    • Veränderungen im Zellkern (Auflockerung und Zerfall granulärer und fibrillärer Elemente)
    • Zellverfettung durch Ansammlung von Lipidvakuolen (in Organen, die am Fettstoffwechsel Fettstoffwechsel Fettstoffwechsel beteiligt sind)
• Irreversible Zellschäden:
  • „Point of no Return“: Zellfunktion kann nicht wiederhergestellt werden → Zelltod
  • Schwere und/oder anhaltende Schädigung
  • Merkmale:
    • Irreversible mitochondriale Dysfunktion (Verlust der oxidativen Phosphorylierung und der Synthese von Adenosintriphosphat (ATP))
    • Erhebliche Schädigung der Membranfunktion

Zellschäden durch mitochondriale Schädigung

Mitochondrien

• Hauptsyntheseort von Adenosintriphosphat (ATP)
• ATP:
  • Energieträger in anabolen und katabolen Prozessen
  • Quellen:
    • Oxidative Phosphorylierung von Adenosindiphosphat
    • Glykolyse Glykolyse Glykolyse (anaerob)
• Zielstruktur schädigender Stimuli

Folgen von mitochondrialen Schäden

• Adenosintriphosphat (ATP)-Mangel: Permiabilitätserhöhung der Mitochondrienmembran → Reduktion des Membranpotentials → Hemmung der oxidativen Phosphorylierung und ATP-Synthese
• Folgen des ATP-Mangels:
  • Hydropische Zellschwellung: Ausfall der Natrium-Kalium-Pumpe (Na⁺/K⁺-ATPase) → Natrium dringt in die Zelle ein → Wassereinstrom
  • Reduzierte zytosolische Enzymaktivität: ↑ Glykogenolyse Glykogenolyse Glykogenstoffwechsel und Glykolyse Glykolyse Glykolyse zum Ausgleich des ATP-Mangels → Ausschöpfung der Glykogenspeicher → ↑ Lactat und anorganische Phosphate → ↓ intrazellulärer pH-Wert → Funktionsbeeinträchtigung der Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme
  • Reduzierte Proteinbiosynthese: Dissoziation der ribosomalen Untereinheiten
• Beeinträchtigung der oxidativen Phosphorylierung: Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (freie Radikale) → Lipid-, Protein- und Nukleinsäureschäden
• Apoptose / Zelltod: Freisetzung proapoptotischer Proteine Proteine Proteine und Peptide (z. B. Cytochrom c) führt zu Schädigung der Zellorganellen

Zellschäden durch gestörte Calciumhomöostase

Calciumhomöostase

• Intrazelluläres Calcium (Ca²⁺): normalerweise niedrig (Speicherung in den Mitochondrien und im ER)
• Häufige schädliche Reize:
  • Sauerstoffmangel / Ischämie
  • Giftstoffe

Folgen einer gestörten Calciumhomöostase

• Freisetzung von Ca²⁺ aus intrazellulären Speichern und ↑ Ca²⁺-Einstrom durch die Plasmamembran
• ↑ Calcium → Öffnung der mitochondrialen Permeabilitätsübergangspore (Englisches Akronym: mPTP) → ATP-Mangel
• Erhöhtes Ca²⁺ aktiviert Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme, die Zellschäden verursachen:
  • Phospholipasen → Membranschädigung
  • Proteasen → Proteinabbau in Membranen und Zytoskelett Zytoskelett Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett
  • Endonukleasen → DNA- und Chromatin-Fragmentierung
  • ATPasen → ATP-Mangel

Zellschäden durch DNA- und Membranschäden

DNA-Schäden

• Häufige schädliche Reize:
  • Strahlung
  • Chemotherapeutika
  • ROS
• Teil des Alterungsprozesses

Folgen geschädigter DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA

• Auslösung des p53-Signalwegs: Arretierung des Zellzyklus Zellzyklus Zellzyklus in der G1-Phase und Aktivierung von Reparaturmechanismen
• Apoptose:
  • DNA-Schäden können nicht durch Reparaturmechanismen behoben werden.
  • Schutz des betroffenen Gewebes (Zelltod verhindert maligne Transformation der genetisch veränderten Zelle)

Membranschäden

• Normale Membran: aus Lipiden (hauptsächlich Phospholipide)
• Häufige schädliche Reize:
  • Bakterielle Infektion (Toxine)
  • Virale Proteine Proteine Proteine und Peptide
  • Komplementabhängige Zytolyse
  • Physikalische / chemische Noxen
  • Ischämie
• Gemeinsame Wirkung mit weiteren Mechanismen verursacht Membranschäden:
  • Freie Sauerstoffradikale → Lipidperoxidation → Phospholipidverlust
  • Mitochondriale Schäden → ATP-Mangel → verminderte Phospholipidsynthese
  • Calciumabhängige Phospholipasen → Phospholipidabbau → Membranverlust
  • Calciumabhängige Proteasen → Schädigung des Zytoskeletts → Zellschwellung und Membranruptur

Folgen von Membranschäden

• ↑ Permeabilität der Plasmamembran → Einstrom von Flüssigkeiten und Ionen sowie Verlust des osmotischen Gleichgewichts der Zellen
• Verletzung lysosomaler Membranen → lysosomale Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme zerstören zytoplasmatische Organellen Organellen Die Zelle: Organellen

Zellschäden durch Stress im ER

Endoplasmatisches Retikulum

• Ort der Proteinbiosynthese, Proteinfaltung, Lipidsynthese und Calciumspeicherung
• Chaperone: Kontrolle der Proteinfaltung
• Fehlgefaltete Proteine Proteine Proteine und Peptide werden normalerweise proteolytisch abgebaut.
• Reaktion auf fehlgefaltete Proteine Proteine Proteine und Peptide:
  • Identifizierung fehlgefalteter Proteine Proteine Proteine und Peptide über Signaltransduktionswege
  • ↑ Chaperone, ↓ Proteintranslation und ↑ Abbau von fehlgefalteten Proteinen
• Schädliche Reize:
  • Genetische Anomalien / Mutationen
  • Ischämie / Hypoxie
  • Virusinfektionen

Folgen von Stress im ER

• Stress im ER: Der Bedarf an Proteinfaltung übersteigt die Kapazität des ERs.
• Akkumulation ungefalteter Proteine Proteine Proteine und Peptide → Apoptose
• Krankheiten und die damit verbundenen fehlgefalteten Proteine Proteine Proteine und Peptide:
  • Mukoviszidose Mukoviszidose Mukoviszidose (Zystische Fibrose): Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR)
  • Alpha-1-Antitrypsin-Mangel Alpha-1-Antitrypsin-Mangel Alpha-1-Antitrypsin (AAT)-Mangel: Alpha-1-Antitrypsin
  • Alzheimer-Krankheit: Aβ-Peptid
  • Familiäre Hypercholesterinämie Hypercholesterinämie Fettstoffwechselstörungen: LDL-Rezeptor
  • Creutzfeldt-Jacob-Krankheit: Prione

Zellschäden durch oxidativen Stress

Freie Radikale

• Moleküle mit einem einzelnen ungepaarten Elektron in der Atomhülle
• Hochreaktiv: Angriff benachbarter Moleküle ( Proteine Proteine Proteine und Peptide, Kohlenhydrate Kohlenhydrate Chemie der Kohlenhydrate, Nukleinsäuren Nukleinsäuren Nukleinsäuren)
• ROS: ein von Sauerstoff abgeleitetes freies Radikal
• Wichtige freie Radikale:
  • Superoxidanion (O₂^–)
  • Wasserstoffperoxid (H₂O₂)
  • Hydroxylradikal (^•OH): reaktivste ROS
  • Peroxynitrit (ONOO⁻)
• Schädliche Reize:
  • Ischämie-Reperfusionsschaden
  • Chemische Noxen und Strahlung
  • Alterungsprozesse
  • Phagozytose von Mikroben

Oxidativer Stress

• Akkumulation von ROS → oxidativer Stress:
  • Erhöhte Bildung freier Radikale
  • Verringerte Eliminierung von ROS
• Bildung freier Radikale:
  • Redoxreaktionen:
    • Reduktion von O₂ durch Elektronenübertragung auf H₂ → Bildung von Wassermolekülen
    • Teilweise reduzierte Zwischenprodukte → freie Radikale
  • Exposition gegenüber ionisierender Strahlung und UV-Strahlung
  • Polymorphkernige Neutrophile Neutrophile Zellen des angeborenen Immunsystems produzieren während einer Entzündungsreaktion freie Radikale.
  • Metabolismus exogener Chemikalien (z. B. Tetrachlorkohlenstoff)
  • Reaktionen mit Übergangsmetallen (z. B. Eisen Eisen Spurenelemente oder Kupfer Kupfer Spurenelemente)
  • Stickstoffmonoxid-Reaktion (mit Superoxid) in Makrophagen Makrophagen Zellen des angeborenen Immunsystems → Bildung des freien Radikals Peroxynitrit (ONOO⁻)

Folgen von oxidativem Stress

• Membranschädigung durch Lipidperoxidation:
  • ROS greifen ungesättigte Fettsäuren Ungesättigte Fettsäuren Fettsäuren und Lipide der Membran an.
  • Bildung von Lipidhydroperoxiden → ↓ Membranfunktion
• DNA-Schäden oder DNA-Fragmentierung
• Oxidative Modifikation von Proteinen: ↑ Proteinvernetzung führt zu ↑ Abbau und ↓ Aktivität

Antioxidantien

• Schutz gegen freie Radikale (ROS-Fänger)
• Eliminierung von ROS, die während der mitochondrialen Atmung und Energiegewinnung gebildet werden
• Es kann eine geringe Menge an freien Radikalen vorhanden sein, die jedoch keinen Schaden verursachen können.
• Nicht-enzymatisch:
  • Vitamine A, C, E
  • Glutathion
  • Ferritin
  • Transferrin Transferrin Hämstoffwechsel, Eisenstoffwechsel und Hämoglobin
  • Ceruloplasmin
• Enzymatisch:
  • Glutathionperoxidase: Abbau von Hydroxylradikalen
  • Superoxiddismutase (SOD): Umwandlung von Superoxid in Wasserstoffperoxid (H₂O₂)
  • Katalase: Abbau von H₂O₂

Zelltod durch Apoptose

Programmierter Zelltod (Apoptose)

• Aktivierung von Enzymen, die die DNA DNA Die Desoxyribonukleinsäure – Aufbau, Struktur und verschiedene Arten der DNA und Proteine Proteine Proteine und Peptide zum Absterben bestimmter Zellen abbauen
• Merkmale:
  • ↓ Zellgröße, eosinophiles Zytoplasma
  • Chromatinkondensation (periphere Aggregation von Chromatin)
  • Zytoplasmatische Blasenbildung und Fragmentierung in Apoptosekörper
  • Phagozytose apoptotischer Zellen durch Makrophagen Makrophagen Zellen des angeborenen Immunsystems

Apoptose unter verschiedenen Bedingungen

• Physiologisch:
  • Embryonalentwicklung:
    • Apoptose nicht mehr benötigter Zellen
    • Entfernung überzähliger Zellen
  • Involution von Geweben mit Hormonentzug:
    • Ablösung des Endometriums im Menstruationszyklus Menstruationszyklus Menstruationszyklus
    • Rückbildung der Brust nach dem Abstillen
  • Entfernung selbstreaktiver Lymphozyten Lymphozyten Lymphozyten (können eine Autoimmunerkrankung verursachen)
  • Entfernung von Neutrophilen bei einer Entzündungsreaktion
  • Kontrolle der Zellproliferation zur Aufrechterhaltung einer konstanten Anzahl von Zellpopulationen (unreife Lymphozyten Lymphozyten Lymphozyten im Knochenmark Knochenmark Knochenmark: Zusammensetzung und Hämatopoese)
• Pathologisch:
  • DNA-Schädigung: Apoptose verhindert das Überleben von Zellen mit DNA-Mutationen (Schutzwirkung).
  • Apoptose fehlgefalteter Proteine Proteine Proteine und Peptide
  • Duktale Obstruktion (z. B. Niere, Ohrspeicheldrüse): Atrophie durch Apoptose
  • Infektionen (insbesondere Viruserkrankungen): Induktion von Apoptose durch zytotoxische T-Lymphozyten zur Elimination infizierter Zellen

Mechanismen der Apoptose

Caspasen:

• Cystein-Aspartat-spezifische Proteasen
• Inaktive Form → Aktivierung durch limitierte Proteolyse
• Aktive Caspasen: Marker für apoptotische Zellen
• Phasen der Apoptose:
  • Initiation: Aktivierung von Caspasen → Caspase-Kaskade
    • Intrinsischer Weg
    • Extrinsischer Weg
  • Ausführung: Effektorcaspasen → zelluläre Fragmentierung

Intrinsischer Weg (Initiation):

• Mitochondrialer Weg
• In lebensfähigen Zellen reduzieren Wachstumsfaktoren und Überlebenssignale die mitochondriale Freisetzung von Cytochrom c ins Zytosol Zytosol Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett, indem sie anti-apoptotische Proteine Proteine Proteine und Peptide produzieren:
  • BCL2
  • BCL-XL
  • MCL-1
• In geschädigten Zellen kommt es zu einem Verlust von Überlebenssignalen, DNA-Schäden, Proteinfehlfaltung:
  • Freisetzung von Cytochrom c aus den Mitochondrien in das Zytosol Zytosol Die Zelle: Zytosol und Zytoskelett, durch die Produktion pro-apoptotische Proteine Proteine Proteine und Peptide:
    • Bax
    • Bak
  • Aktivierung von Apoptose-Initiatoren (BH3-only proteins): BAD, BIM, BID, Puma, Noxa
• Ablauf:
  • Permeabilitätserhöhung der äußeren mitochondrialen Membran → Freisetzung von Cytochrom c in das Zytoplasma
  • Einleitung der Apoptose durch Cytochrom c
  • Bindung von Cytochrom c an den Apoptose-aktivierenden Faktor-1 (APAF-1) und Bildung des Apoptosoms
  • Das Apoptosom induziert die Selbstspaltung und Aktivierung von Caspase-9 (Initiatorcaspase).
  • Aktivierte Caspase-9 → Kaskade von Effektorcaspasen

Extrinsischer Weg (Initiation):

• Initiation über den Todesrezeptor
• Todesrezeptoren:
  • Mitglieder der TNF-Rezeptor-Familie ( Tumornekrosefaktor Tumornekrosefaktor Tumornekrosefaktor (TNF)) mit einer zytoplasmatischen Death-Domäne (apoptotische Signaltransduktion)
  • Wichtige Todesrezeptoren:
    • TNF-Rezeptor Typ 1 (TNFR1)
    • Fas (CD95)
• Ablauf:
  • FasL (Fas-Ligand auf zytotoxischen T Zellen) bindet an Fas → Apoptosesignal
  • Konformationsänderung ermöglicht Bindung mehrerer Fas-Moleküle, die sich zur Fas-associating Death Domain (FADD) zusammenlagern.
  • Bindung der Pro-Caspase-8 an FADD
  • Aktivierung der Caspase-8 (oder Caspase-10) → Aktivierung von Effektorcaspasen

Ausführungsphase:

• Beide Wege verbinden sich in der Ausführungsphase der Apoptose zu einem gemeinsamen Weg.
• Ablauf:
  • Sequentielle Aktivierung von Effektorcaspasen
  • Spaltung des Inhibitors der Desoxyribonuklease (DNase) → aktive DNase → nukleäre Proteolyse und Fragmentierung
  • Abbau von Zytoskelett-Proteinen
  • Zellfragmentierung → zytoplasmatische Blasenbildung → Bildung von Apoptosekörpern
  • Phagozytose der Apoptosekörper durch Makrophagen Makrophagen Zellen des angeborenen Immunsystems
• Efferozytose:
  • Phagozytose der apoptotischen Zellen
  • Schnelle Clearance mit reduzierter Produktion von proinflammatorischen Zytokinen → keine oder nur minimale Entzündungsreaktion

Klinische Relevanz

• Tumorsuppressorgene:
  • Verhinderung der unkontrollierten Zellproliferation durch Stimulation der Apoptose
  • Inaktivierung → maligne Neoplasien
• Follikuläres Lymphom:
  • Assoziiert mit einer chromosomalen Translokationen mit Beteiligung des BCL2-Gens
  • BCL2 -Überexpression
  • Erhöhte anti-apoptotische Wirkung → Expansion entarteter Zellen

Zelltod durch Nekrose

Prozess der Nekrose

• Unkontrollierter Zelltod nach irreversibler Zellschädigung:
  • Zerstörung der Zellmembranen → Freisetzung lysosomaler Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme, die die Zelle verdauen
  • Freisetzung des Zellinhalts in den extrazellulären Raum
  • Auslösung einer Entzündungsreaktion → Wanderung von Leukozyten an den Ort der Nekrose
• Klinische Relevanz (Tests auf gewebespezifische Schädigung identifizieren zirkulierende intrazelluläre Inhalte):
  • Troponin: aus geschädigten Kardiomyozyten
  • Alkalische Phosphatase: aus Gallengangsepithelzellen
  • Transaminasen: aus Hepatozyten Hepatozyten Leber

Zelluläre Veränderungen

• Zytoplasmatische Veränderungen:
  • Eosinophiles Zytoplasma: durch denaturierte Zytoplasmaproteine (Bindung an Eosin-Farbstoff)
  • Vakuolisiertes Zytoplasma: Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme verdauen Organellen Organellen Die Zelle: Organellen und hinterlassen eine scheinbar löchrige Struktur
  • Akkumulation von Myelin: große quirlige Phospholipid-Präzipitate (aus der beschädigten Membran), die phagozytiert oder zu Fettsäuren Fettsäuren Fettsäuren und Lipide abgebaut werden
• Veränderungen des Zellkerns (eines der drei folgenden Muster):
  • Karyolyse: reduzierte Basophilie durch DNA-Verlust (Wirkung der DNAse)
  • Pyknose: Kernschrumpfung und erhöhte Basophilie (Kondensation von Chromatin zu einer dichten basophilen Masse)
  • Karyorrhexis: Fragmentierung des Kerns

Nekroseformen

Koagulationsnekrose:

• Zellumrisse und Gewebearchitektur bleiben für mehrere Tage erhalten.
• Die Reststabilität ist auf die Denaturierung von Proteinen, auch von Enzymen, zurückzuführen, die die Autolyse verhindert.
• Abbau der Zellen durch Leukozyten
• Bei Ischämie oder hypoxischen Zellschäden
• Infarkt: lokalisierter Bereich mit Koagulationsnekrose
• Koagulationsnekrosen treten z. B. bei Myokardinfarkten und Niereninfarkten auf.

Kolliquationsnekrose:

• Verflüssigende Nekrose
• Verflüssigung und Verdauung Verdauung Digestion und Resorption des Gewebes durch lysosomale Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme
• Bei bakteriellen Infektionen und Pilzinfektionen, die Leukozyten und die Freisetzung hydrolytischer Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme stimulieren
• Eiter: gelbliches nekrotisches Material
• Die Kolliquationsnekrose tritt z. B. bei hypoxischen Zellschäden im zentralen Nervensystems auf.
• Koagulationsnekrose und Kolliquationsnekrose können gemeinsam auftreten.
• Beschädigte Kardiomyozyten unterliegen einer Koagulationsnekrose. Nach Einwanderung von Leukozyten und Freisetzung von Enzymen, kommt es zu einer Kolliquationsnekrose.

Verkäsende Nekrose:

• Käsige Nekrose: „käseartig“
• Zellfragmente und Zelltrümmer umgeben von einer granulomatösen Entzündung Entzündung Entzündung: Granulom
• Verkäsende Nekrosen treten z. B. bei Tuberkulose Tuberkulose Tuberkulose und einigen Pilzinfektionen auf.
• Mykolsäure aus der Zellwand von Mykobakterien induziert die Bildung von Granulomen.

Fettgewebsnekrose:

• Untergang des Fettgewebes durch Trauma oder Freisetzung von Enzymen
• Freisetzung von Pankreaslipasen in das Pankreasparenchym und das Peritoneum Peritoneum Peritoneum und Retroperitoneum → Zerstörung von Adipozyten Adipozyten Fettgewebe: Histologie
• Die freigesetzten Fettsäuren Fettsäuren Fettsäuren und Lipide verbinden sich mit Calcium zu kalkweißen Arealen (Fettverseifung).
• Tritt z. B. bei akuter Pankreatitis Pankreatitis Akute Pankreatitis oder als Fettgewebsnekrose in der Brust auf.

Fibrinoide Nekrose:

• Mikroskopische Veränderungen
• Ablagerung von Immunkomplexen und Plasmaproteinen in Gefäßwänden
• Fibrinoid: Zerstörung der Kollagene lässt diese lichtmikroskopisch wie Fibrin erscheinen (homogene Rosafärbung in der HE-Färbung)

Gangränöse Nekrose:

• Klinische Beschreibung für nekrotische Veränderungen einer Extremität aufgrund anhaltender Ischämie
• Koagulationsnekrose mehrerer Gewebeschichten (trockene Gangrän)
• Kolliquationsnnekrose bei bakterieller Infektion durch Enzyme Enzyme Grundlagen der Enzyme aus Bakterien und Leukozyten (feuchte Gangrän)

Dystrophische Verkalkung:

• Nekrotische Zellen werden durch enzymatische Verdauung Verdauung Digestion und Resorption und Phagozytose eliminiert.
• Bei unzureichender Resorption und Elimination nekrotischer Zellen kann es zur Calcium- und Mineralablagerung kommen.

Weitere zelluläre Mechanismen

Nekroptose

• Programmierte Form der Nekrose
• Caspase-unabhängiger Zelltod
• Ähnelt morphologisch der Nekrose, wird aber wie die Apoptose durch eine Signalkaskade initiiert
• Klinische Relevanz:
  • Physiologisch: Wachstumsfuge von Säugetieren
  • Pathologisch: Steatohepatitis, Parkinson-Krankheit

Pyroptose

• Apoptose mit Freisetzung von IL-1 (Interleukin-1: Fieber Fieber Fieber auslösendes Zytokin Zytokin Erworbene Immunantwort)
• Der Apoptoseweg löst eine Entzündungsreaktion aus.
• Klinische Relevanz: Absterben von durch Mikroben infizierten Zellen

Ferroptose

• Eisenabhängige Form des programmierten Zelltods, die durch Lipidperoxidation gekennzeichnet ist
• Verlust der Membranpermeabilität (Ruptur der Mitochondrienmembran)
• Tritt bei übermäßigem Eisenangebot oder ROS und gleichzeitiger Dysfunktion Glutathion-abhängiger antioxidativer Systeme auf
• Klinische Relevanz: Krebs, neurodegenerative Erkrankungen, Schlaganfall

Autophagie

• „Auto“: selbst; „phagie“: essen → Selbstverdauung der Zelle
• Überlebensmechanismus bei Nährstoffmangel, z. B. in atrophischen Zellen
• Auslösung des Zelltods, wenn der Stress nicht bewältigt werden kann
• Mechanismus:
  • Bildung eines Phagophors (Membranansammlung, die vom ER oder Mitochondrien abgeleitet wird)
  • Aufnahme von Organellen Organellen Die Zelle: Organellen in das Phagophor, aus dem sich das Autophagosom bildet
  • Verschmelzung des reifen Autophagosoms mit einem Lysosom (Autophagolysosom) → Abbau des Zellinhalts
• Klinische Relevanz:
  • Krebs
  • Neurodegenerative Erkrankungen (z. B. Alzheimerkrankheit)
  • Infektionskrankheiten
  • Entzündliche Darmerkrankung