Nekrose und Apoptose

Definitionen

• Nekrose = passives Absterben von Zellen, Zellgruppen Geweben und Organbezirken im noch lebenden Gewebe (Nekrose = Zell- und Gewebstod). Gemeint sind oft die morphologischen Veränderungen, die mit dem Zelltod verbunden sind. 
• Apoptose = Programmierter Zelltod von Einzelzellen (aktiver Prozess)

Nekrose

Morphologische Veränderungen:

• Strukturelle Veränderungen durch intra- und extrazelluläre Enzyme
• Abbau der ribonukleären RNA
• Denaturierung von Proteinen mit der Freisetzung reaktiver Substanzen ("Selbstverdauung")
• Zerstörung der Zellmembran mit dem Ausschwemmen intrazellulärer Enzyme in das Blut: SGOT, SGPT, CPK, LDH

Angriffspunkte:

• Integrität der Zellmembran
• Oxidative Prozesse in den Mitochondrien
• Proteinsynthese im ER
• DNA- und RNA-Synthese

Ursachen für eine Nekrose:

• Ischämie  ==> O₂-Mangel ==> ATP-Bildung vermindert ==> Versagen der Na/K-ATPase und der Ca⁺⁺-ATPase ==> Zellödem, Anstieg des intrazellulären Calciums ==>
  • Ablagerung von Ca⁺⁺ in den Mitochondrien
  • Verhinderung der Relaxation von Muskelzellen, da Ca⁺⁺ nicht ins Sarkolemm gepumpt werden kann.
  • ==> Nekrose der Zelle
    
• Ca⁺⁺ kann auch aus dem Sarkolemm ins Zytoplasma freigesetzt werden und so eine Nekrose bewirken. Ursachen sind (neben der Hypoxie/Ischämie):
  • physikalische oder chemische Noxen
  • biologische Agentien (Infektionen)
  • immunologische Prozesse
  • genetische Defekte
  • Ernährungsstörungen (Vitamin E-Mangel, Selen-Mangel)
  • Alterungsprozesse

Apoptose

Gezielte Apoptose ist für den Organismus genauso wichtig wie die Bildung von neuen Zellen

Beispiele:

• ADCC
• Induktion durch LGL
• Erythrozytenmauserung in der Milz:
  • Durch Abnahme der glykolytischen Enzyme (Ery's sind auf Glykolyse angewiesen!) kommt es schließlich zu einem Versagen der Na/K-ATPase ==> Zellschwellung erschwert Milzpassage ==> Abbau durch Lymphozyten der Milz.
  • Analog erfolgt die Apoptose bei Sphärozytose (Kugelform der Ery's aufgrund eines erblichen Spektrindefektes)
• Selektion des Immunrepertoires im Thymus: Nicht funktionelle T-Lymphozyten werden eliminiert.
• Abbau von T-Lymphozyten, die ihre Aufgabe bereits erfüllt haben.
• Entwicklungsbedingte Rückbildungen:
  • Schwimmhäute zwischen den Fingern
  • Müller- bzw. Wolff-Gang
  • gezielter Tod von Nervenzellen im Gehirn, um Entwicklung komplexer Funktionen zu ermöglichen.
• Bei Lebererkrankungen: LCAT-Sturz ==> Stechapfelform der Ery's ==> hämolytische Anämie

Ablauf:

1. Abrunden der Zielzelle, Zellschrumpfung, Ablösung von Nachbarzellen
2. Dialatation des endoplasmatischen Retikulums ==> bildet Vesikel, die mit der Zellmembran verschmelzen
3. Die Zellmembran stülpt sich Pseudopoden-artig aus, bis sich kleinere Zytoplasmaanteile abschnüren (Apoptotoc bodies)
4. Gleichzeitig wird der Kern fragmentiert, die DNA wird durch Endonukleasen in Fragmente von ca. 200 Basenpaaren gespalten.

Durch die Apoptose wird keine Entzündung oder Immunreaktion ausgelöst. Die Apoptotic bodies werden die Makrophagen phagozytiert.

Auslösende Signale:

• Zellautonome Signale ("innere Uhr")
• externe Signale (via Rezeptor-Signaltransduktionskaskade)
  • aus der Umgebung: Zytokine, z.B. TNF im Zuge der Aktivität von Killerzellen
  • zellulär: Fas (CD95) führt zur Apoptose von T-Lymphozyten, die bereits ihre Funktion erfüllt haben