Allg. Pathologie - Exam

Aufgabe 1)

Pathologie ist die Untersuchung und Diagnose von Krankheiten durch Analyse von Gewebe, Zellen und Körperflüssigkeiten. Sie spielt eine zentrale Rolle in der Medizin zur Identifikation und Erforschung von Krankheiten. Es gibt verschiedene Methoden in der Pathologie wie Histologie, Zytologie und molekulare Pathologie. Ein Hauptziel der Pathologie ist es, Krankheitsursachen zu erkennen und Behandlungen sowie Therapieansätze zu entwickeln.

a)

Erkläre die Unterschiede zwischen Histologie, Zytologie und molekularer Pathologie. Beschreibe für jede Methode ihre spezifischen Anwendungen und Vorteile in der Krankheitsdiagnose.

Lösung:

Histologie:

• Unterschied: Die Histologie ist das Studium des Gewebes unter dem Mikroskop. Es beinhaltet die Analyse der Architektur und Struktur der Gewebeproben, um Krankheiten zu erkennen und zu diagnostizieren.
• Anwendungen:
  • Krebsdiagnose: Bestimmen, ob eine Tumorprobe bösartig oder gutartig ist.
  • Erkennung entzündlicher Erkrankungen: Identifizieren von Entzündungen und deren Ursachen.
  • Beurteilung der Organfunktion: Untersuchung der Gewebestruktur von Organen wie der Leber oder Niere, um deren Funktion zu beurteilen.
• Vorteile:
  • Detailreiche Visualisierung der Gewebe: Liefert präzise Informationen über die Zellstruktur und Gewebeorganisation.
  • Direkte Beurteilung von krankhaften Veränderungen: Identifiziert spezifische morphologische Veränderungen, die auf bestimmte Krankheiten hinweisen können.

Zytologie:

• Unterschied: Die Zytologie befasst sich mit der Untersuchung einzelner Zellen oder kleiner Zellgruppen. Es wird verwendet, um zytologische Proben, wie Abstriche, Flüssigkeiten und Feinnadelaspirate, zu analysieren.
• Anwendungen:
  • Früherkennung von Krebs: Zum Beispiel Pap-Abstriche zur Erkennung von Gebärmutterhalskrebs.
  • Diagnose von infektiösen Prozessen: Untersuchung von Körperflüssigkeiten wie Sputum oder Urin auf das Vorhandensein von pathogenen Mikroorganismen.
  • Analyse von Flüssigkeiten: Untersuchung von Pleura- oder Peritonealflüssigkeiten zur Bestimmung der Ursache von Ergüssen.
• Vorteile:
  • Minimal-invasiv: Zytologische Proben können oft mit weniger invasiven Methoden gewonnen werden als Gewebebiopsien.
  • Schnelle Ergebnisse: Zytologische Analysen können in der Regel schneller durchgeführt werden als histologische Untersuchungen.

Molekulare Pathologie:

• Unterschied: Die molekulare Pathologie konzentriert sich auf die Analyse von genetischen und molekularen Veränderungen in Zellen und Geweben, um Krankheiten auf der molekularen Ebene zu verstehen.
• Anwendungen:
  • Personalisierte Medizin: Identifizieren spezifischer genetischer Mutationen zur Entwicklung maßgeschneiderter Therapien.
  • Früherkennung und Risikobewertung: Nachweis genetischer Marker, die auf ein erhöhtes Risiko für bestimmte Krankheiten hinweisen können.
  • Prognose und Therapieüberwachung: Bestimmung der molekularen Eigenschaften von Tumoren zur Beurteilung der Krankheitsprognose und Überwachung der Wirksamkeit von Behandlungen.
• Vorteile:
  • Hochpräzise: Liefert detaillierte Informationen auf molekularer Ebene, die in einigen Fällen nicht durch histologische oder zytologische Analysen erkennbar sind.
  • Zukunftsweisend: Ermöglicht die Anwendung innovativer Technologien wie Genom- und Proteom-Analyse zur besseren Erforschung und Behandlung von Krankheiten.

b)

Analysiere ein hypothetisches Szenario, in dem eine Biopsie eines Patienten eine unbekannte Masse in der Lunge zeigt. Beschreibe Schritt für Schritt, wie die Pathologie verwendet wird, um die Natur der Masse zu bestimmen, und welche speziellen Tests durchgeführt werden könnten.

Lösung:

Hypothetisches Szenario: Eine Biopsie eines Patienten zeigt eine unbekannte Masse in der Lunge.

Schritt-für-Schritt-Analyse mit Pathologie:

• Schritt 1: Entnahme der Gewebeprobe Eine Biopsie wird durchgeführt, um Gewebe aus der unbekannten Masse in der Lunge zu gewinnen. Die Probe wird dann für weitere Untersuchungen an das pathologische Labor geschickt.
• Schritt 2: Histologische Untersuchung Die Gewebeprobe wird in dünne Schnitte präpariert, gefärbt und unter dem Mikroskop untersucht. Der Pathologe analysiert die Struktur und Architektur der Zellen, um festzustellen, ob die Masse gutartig oder bösartig ist. Wichtige histologische Kriterien sind Zellform, Zellkern-Größe, Mitoseaktivität und Gewebsorganisation.
• Schritt 3: Immunhistochemie (IHC) IHC-Tests werden durchgeführt, um spezifische Proteine in den Zellen der Gewebeprobe zu identifizieren. Diese Proteine sind oft Marker für bestimmte Arten von Zellen oder Tumoren. Beispielsweise kann der Nachweis von TTF-1 (Thyroid Transcription Factor-1) und Napsin A auf ein Adenokarzinom der Lunge hinweisen.
• Schritt 4: Zytologische Analyse Zusätzlich zur histologischen Untersuchung könnten zytologische Untersuchungen an Flüssigkeiten oder Abstrichen aus der Lunge durchgeführt werden, um zusätzliche zelluläre Informationen zu gewinnen. Dies kann helfen, die Art der Zellen in der Masse weiter einzugrenzen.
• Schritt 5: Molekularpathologische Tests Molekulare Tests, wie PCR (Polymerase-Kettenreaktion) oder NGS (Next-Generation Sequencing), werden eingesetzt, um genetische Mutationen oder Chromosomenaberrationen zu identifizieren. Diese Tests können zeigen, ob bestimmte genetische Veränderungen vorliegen, die charakteristisch für gewisse Lungenkrebsarten sind, wie z.B. EGFR-Mutationen oder ALK-Translokationen.
• Schritt 6: Zusammenfassung und Diagnose Der Pathologe kombiniert alle Ergebnisse der histologischen, immunhistochemischen, zytologischen und molekularen Untersuchungen, um eine definitive Diagnose zu stellen. Dies beinhaltet die Bestimmung der Art der Masse (z.B. Adenokarzinom, Plattenepithelkarzinom, gutartiger Tumor, etc.) und gegebenenfalls spezifische molekulare Eigenschaften, die Therapieansätze beeinflussen können.
• Schritt 7: Therapieempfehlung Basierend auf der Diagnose empfiehlt der Pathologe in Zusammenarbeit mit einem Onkologen geeignete Behandlungsansätze. Dies könnte chirurgische Entfernung, Strahlentherapie, Chemotherapie oder zielgerichtete Therapien beinhalten, die auf molekularen Eigenschaften des Tumors basieren.

c)

Betrachte die Entwicklung einer neuen molekularen Therapie gegen eine spezielle Form von Krebs. Wie könnte die Pathologie zum Verständnis der molekularen Mechanismen der Krankheit beitragen und zur Entwicklung und Prüfung dieser neuen Therapie verwendet werden? Diskutiere spezifische molekulare Techniken, die dabei verwendet werden könnten.

Lösung:

Entwicklung einer neuen molekularen Therapie gegen eine spezielle Form von Krebs:

Beitrag der Pathologie zum Verständnis der molekularen Mechanismen der Krankheit:

• Identifikation molekularer Zielstrukturen: Pathologen analysieren Tumorgewebe, um spezifische genetische oder molekulare Veränderungen zu identifizieren. Diese Veränderungen können Zielmoleküle für neue Therapien darstellen. Zu den typischen Zielstrukturen gehören Onkogene, Tumorsuppressorgene, und Signalwege, die für das Wachstum und Überleben von Krebszellen entscheidend sind.
• Charakterisierung molekularer Profile: Molekulare Pathologie-Techniken helfen dabei, das molekulare Profil eines Tumors zu erstellen. Dies umfasst die Identifikation von Mutationen, Genamplifikationen, und epigenetischen Veränderungen, die zur Krebsentwicklung beitragen. Diese Profile sind essentiell für die Entwicklung gezielter Therapien.
• Entwicklung präklinischer Modelle: Pathologische Daten können genutzt werden, um präklinische Modelle der Krankheit zu entwickeln, wie Zelllinien und Tiermodelle. Diese Modelle sind wichtig, um neue Therapien im Labor zu testen, bevor sie in klinischen Studien eingesetzt werden.

Spezifische molekulare Techniken, die verwendet werden könnten:

• Next-Generation Sequencing (NGS): Diese Technik ermöglicht die parallele Sequenzierung vieler Gene und kann genutzt werden, um Mutationen oder Expressionsmuster in Tumorzellen zu identifizieren. NGS kann helfen, molekulare Targets für neue Therapien zu finden und das Ansprechen auf vorhandene Therapien zu überwachen.
• Polymerase-Kettenreaktion (PCR): PCR wird verwendet, um spezifische DNA- oder RNA-Sequenzen zu amplifizieren und zu quantifizieren. Dies kann zur Identifikation von Mutationen, Genfusionen oder Expressionsveränderungen genutzt werden, die für die Krankheit relevant sind.
• Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH): Diese Technik ermöglicht die Visualisierung spezifischer genetischer Anomalien in Gewebeproben. FISH kann zur Identifikation von Genamplifikationen, Deletionen und Translokationen verwendet werden, die als Targets für molekulare Therapien dienen können.
• Immunhistochemie (IHC): IHC wird genutzt, um die Expression spezifischer Proteine in Tumorgewebe zu analysieren. Dies kann helfen, die Aktivierung bestimmter Signalwege zu bestätigen und potenzielle Therapieziele zu identifizieren.

Entwicklung und Prüfung der neuen Therapie:

• Target Validation: Pathologen können durch molekulare Techniken bestätigen, dass das identifizierte Zielmolekül in Tumoren von Patienten exprimiert wird und zur Tumorproliferation beiträgt.
• In-vitro-Tests: Zelllinien, die das Zielmolekül exprimieren, können genutzt werden, um die Wirksamkeit und Spezifität der neuen Therapie zu testen.
• In-vivo-Tests: Präklinische Tiermodelle können verwendet werden, um die Wirksamkeit und Sicherheit der neuen Therapie zu bewerten.
• Biomarker-Entwicklung: Molekulare Pathologie kann helfen, Biomarker zu identifizieren, die vorhersagen, welche Patienten am wahrscheinlichsten auf die Therapie ansprechen.
• Translation in klinische Studien: Basierend auf den präklinischen Daten wird die neue Therapie in klinische Studien überführt, um ihre Sicherheit und Wirksamkeit bei Patienten zu testen.

Aufgabe 2)

Apoptose versus Nekrose: Beide Begriffe beziehen sich auf den Zelltod, doch die Mechanismen und die Auswirkungen dieser beiden Prozesse sind grundlegend unterschiedlich.

• Apoptose: programmgesteuerter Zelltod beinhaltet einen kontrollierten, aktiven Prozess, bei dem die DNA fragmentiert wird, die Zellen schrumpfen und schließlich durch Phagozytose entsorgt werden, ohne eine Entzündungsreaktion hervorzurufen. Die Apoptose wird durch Caspasen vermittelt, die in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: den extrinsischen und den intrinsischen Signalweg.
• Nekrose: unabhängig davon tritt durch schwere Schädigungen oder Infektionen auf und ist ein unkontrollierter und passiver Prozess. Dieser führt zur Zellschwellung, einem Bruch der Plasmamembran und einer Freisetzung des Zellinhalts, was eine Entzündungsreaktion induziert.
• Autophagie kann ebenfalls im Zusammenhang mit Apoptose auftreten und manchmal als ein Zwischenschritt betrachtet werden.

a)

(a) Erkläre den Unterschied zwischen dem extrinsischen und dem intrinsischen Weg der Apoptose. Benenne mindestens zwei Proteine, die an jedem dieser Wege beteiligt sind, und beschreibe ihre Funktionen.

Lösung:

(a) Erkläre den Unterschied zwischen dem extrinsischen und dem intrinsischen Weg der Apoptose. Benenne mindestens zwei Proteine, die an jedem dieser Wege beteiligt sind, und beschreibe ihre Funktionen.Extrinsischer Weg der Apoptose:Der extrinsische Weg wird durch extrazelluläre Signale aktiviert, die von Todesrezeptoren auf der Zelloberfläche wahrgenommen werden. Zwei der wichtigsten Proteine, die an diesem Prozess beteiligt sind, sind:

• Fas-Rezeptor (FasR): Ein Todesrezeptor, der durch die Bindung von Fas-Ligand (FasL) aktiviert wird. Dies führt zur Rekrutierung von Adapterproteinen und Caspasen, die den Zelltod fördern.
• Caspase-8: Diese Initiator-Caspase wird durch die Bindung von FasR und anderen Todesrezeptoren aktiviert. Caspase-8 spaltet und aktiviert andere Caspasen, die den apoptotischen Prozess weiterführen.

Intrinsischer Weg der Apoptose:Im Gegensatz dazu wird der intrinsische Weg durch intrazelluläre Signale, wie DNA-Schäden, ausgelöst, die zu einer Freisetzung von pro-apoptotischen Faktoren aus den Mitochondrien führen. Zwei wichtige Proteine, die an diesem Prozess beteiligt sind, sind:

• Cytochrom c: Ein Protein, das aus den Mitochondrien freigesetzt wird, wenn die Mitochondrienmembran depolarisiert wird. Cytochrom c interagiert mit Apaf-1, um das Apoptosom zu bilden.
• Apaf-1: Das apoptotische Protease-aktivierende Faktor-1 bindet an Cytochrom c und rekrutiert und aktiviert Caspase-9, die dann die Effektorcaspasen aktiviert, um den Zellabbauprozess fortzuführen.

b)

(b) Nekrose führt zur Freisetzung von Zellinhalt, was eine Entzündungsreaktion hervorruft. Angenommen, es gibt einen zellulären Schaden, der zu einer Freisetzung von 10 pg/ml eines proinflammatorischen Zytokins führt. Wenn 250 Zellen betroffen sind und jede Zelle 2 pg/ml des Zytokins freisetzt, wie hoch wäre die erwartete Gesamtkonzentration des Zytokins? Ist die resultierende Entzündungsreaktion proportional zur Anzahl der betroffenen Zellen und der freigesetzten Zytokinmenge? Begründe Deine Antwort.

Lösung:

(b) Nekrose führt zur Freisetzung von Zellinhalt, was eine Entzündungsreaktion hervorruft. Angenommen, es gibt einen zellulären Schaden, der zu einer Freisetzung von 10 pg/ml eines proinflammatorischen Zytokins führt. Wenn 250 Zellen betroffen sind und jede Zelle 2 pg/ml des Zytokins freisetzt, wie hoch wäre die erwartete Gesamtkonzentration des Zytokins? Ist die resultierende Entzündungsreaktion proportional zur Anzahl der betroffenen Zellen und der freigesetzten Zytokinmenge? Begründe Deine Antwort.Lösung:

• Die Freisetzung von Zytokinen pro betroffener Zelle beträgt 2 pg/ml.
• Es sind 250 Zellen betroffen.
• Die Gesamtkonzentration des freigesetzten Zytokins kann wie folgt berechnet werden:

\text{Gesamtkonzentration} = \text{Freisetzung pro Zelle} \times \text{Anzahl der Zellen} = 2 \text{pg/ml} \times 250 = 500 \text{pg/ml}

• Zusätzlich gibt es einen zellulären Schaden, der zu einer Freisetzung von 10 pg/ml führt. Diese Menge muss zur Gesamtkonzentration addiert werden.
• Die erwartete Gesamtkonzentration des proinflammatorischen Zytokins beträgt daher:

500 \text{pg/ml} + 10 \text{pg/ml} = 510 \text{pg/ml}

Begründung:Ja, die resultierende Entzündungsreaktion ist proportional zur Anzahl der betroffenen Zellen und der freigesetzten Zytokinmenge. Dies lässt sich wie folgt begründen:

• Je mehr Zellen betroffen sind, desto mehr Zytokine werden freigesetzt. Die Freisetzung von Zytokinen führt zur Aktivierung der Immunzellen und somit zu einer stärkeren Entzündungsreaktion.
• Die proportional erhöhte Menge an Zytokinen trägt zur Intensität der Entzündungsreaktion bei, da mehr proinflammatorische Signalmoleküle vorhanden sind, die eine Reaktion des Immunsystems auslösen.

Aufgabe 3)

Du arbeitest in einem Forschungslabor und untersuchst die Mechanismen der Zellregeneration und -reparatur. Nach einer Verletzung des Herzmuskels kommt es zu einer signifikanten Schädigung der Gewebestruktur. Im Rahmen deiner Studie möchtest du verstehen, wie sich die Regenerations- und Reparaturprozesse in unterschiedlichen Geweben unterscheiden, welche Rolle Stammzellen und Signalmoleküle dabei spielen und wie Entzündungsreaktionen und die extrazelluläre Matrix (ECM) diesen Prozess beeinflussen.

a)

Erkläre, warum der Herzmuskel nach einer Verletzung hauptsächlich durch Reparaturprozesse und nicht durch Regeneration wiederhergestellt wird. Gehe auf die Zellteilungsrate und die Struktur des Herzmuskelgewebes ein und diskutiere die Rolle von Narbengewebe.

Lösung:

Erklärung der Regeneration und Reparatur im Herzmuskel

• Herzmuskelgewebe und Zellteilungsrate:Das Herzmuskelgewebe, auch Myokard genannt, besteht hauptsächlich aus spezialisierten Herzmuskelzellen, den Kardiomyozyten. Diese Zellen haben eine sehr niedrige Zellteilungsrate. Im Gegensatz zu vielen anderen Geweben im Körper, die sich bei Verletzungen effektiv regenerieren können, teilen sich Herzmuskelzellen nur sehr selten. Daher gibt es nach einer Verletzung des Herzmuskels nur wenige neue Kardiomyozyten, die die beschädigten Zellen ersetzen könnten.
• Struktur und Funktion des Herzmuskelgewebes:Herzmuskelzellen sind hochspezialisierte Zellen, die eng miteinander vernetzt sind und elektrische Signale effizient weiterleiten können, um eine koordinierte Kontraktion des Herzmuskels zu gewährleisten. Diese spezialisierte Struktur ist notwendig, damit das Herz effektiv als Pumpe arbeiten kann. Dadurch ist das Myokard weniger anpassungsfähig an Verletzungen und Regenerationsprozesse als andere Gewebe.
• Rolle von Narbengewebe:Nach einer Verletzung des Herzmuskels wird das beschädigte Gewebe hauptsächlich durch Reparaturprozesse wiederhergestellt. Dabei bildet sich Narbengewebe, das aus Fibroblasten und Kollagen besteht. Während Narbengewebe die strukturelle Integrität des Herzmuskels wiederherstellt, ist es nicht kontraktil und kann daher nicht zur Pumpfunktion des Herzens beitragen. Dies kann die Effizienz der Herzfunktion einschränken und führt oft zu einer reduzierten Herzleistung.
• Fazit:Der Herzmuskel wird nach einer Verletzung primär durch Reparaturprozesse wiederhergestellt, weil die Zellteilungsrate der Kardiomyozyten sehr niedrig ist und die hochspezialisierte Struktur des Herzmuskelgewebes eine effektive Regeneration erschwert. Narbengewebe spielt eine wichtige Rolle in der Wiederherstellung der strukturellen Integrität, kann aber die Funktion eines gesunden Herzmuskels nicht vollständig ersetzen.

b)

Ein Forscherteam entdeckt einen neuen Wachstumsfaktor, der die Regeneration in der Haut fördert. Beschreibe, wie Wachstumsfaktoren generell die Zellteilung, -migration und -differenzierung beeinflussen. Erkläre, welche Experimente notwendig wären, um die Wirkung dieses neuen Wachstumsfaktors zu bestätigen und seine Rolle bei der Hautregeneration zu evaluieren. Beziehe dich auf grundlegende Methoden in der Zell- und Molekularbiologie.

Lösung:

Wachstumsfaktoren und ihre Wirkungsweise

• Einfluss auf Zellteilung:Wachstumsfaktoren sind Proteine, die die Zellteilung stimulieren, indem sie an spezifische Rezeptoren auf der Zelloberfläche binden. Diese Bindung aktiviert Signalkaskaden innerhalb der Zelle, die zur Expression von Genen führen, die die Zellteilung fördern. Ein bekanntes Beispiel ist der epidermale Wachstumsfaktor (EGF), der die Zellproliferation in der Haut anregt.
• Einfluss auf Zellmigration:Wachstumsfaktoren können auch die Zellmigration beeinflussen, indem sie die Reorganisation des Zytoskeletts und die Expression von Adhäsionsmolekülen regulieren. Diese Prozesse sind entscheidend, damit Zellen zu verletzten oder regenerierenden Bereichen migrieren können. Der fibroblast growth factor (FGF) ist ein Beispiel für einen Faktor, der sowohl Zellmigration als auch Zellteilung stimuliert.
• Einfluss auf Zelldifferenzierung:Wachstumsfaktoren spielen ebenfalls eine Schlüsselrolle bei der Zelldifferenzierung. Sie können die Expression von Genen steuern, die für die Spezialisierung von Stammzellen zu differenzierten Zellen notwendig sind. Dies ist essenziell für die Bildung von funktionalem Gewebe während der Regeneration.

Notwendige Experimente zur Evaluierung des neuen Wachstumsfaktors

• In-vitro-Zellkultur-Experimente:
  • Isolierte Hautzellen (z.B. Keratinozyten oder Fibroblasten) können in Kultur genommen und mit dem neuen Wachstumsfaktor behandelt werden. Die Zellproliferation kann durch Zellzählung oder BrdU-Einbau-Assays gemessen werden.
  • Die Zellmigration kann durch Wundheilungsassays oder Transwell-Migrationsassays untersucht werden.
  • Die Differenzierung von Stammzellen in Hautzellen kann durch die Analyse spezifischer Markerproteine mittels Immunfärbung oder RT-PCR überprüft werden.
• In-vivo-Experimente:
  • Kleine Hautverletzungen können bei Tiermodellen (z.B. Mäusen) erzeugt und anschließend mit dem neuen Wachstumsfaktor behandelt werden. Die Wundheilung kann über Zeit durch makroskopische Beobachtung und histologische Analyse der Hautproben überwacht werden.
  • Die Proliferation und Migration der Hautzellen im Gewebe kann durch Immunhistochemie mit spezifischen Antikörpern gegen Proliferationsmarker (z.B. Ki-67) und Migrationmarker untersucht werden.
• Signaltransduktionsstudien:
  • Um zu verstehen, welche Signalwege durch den neuen Wachstumsfaktor aktiviert werden, können Western Blot-Analysen durchgeführt werden, um die Phosphorylierung von Signalmolekülen (z.B. Erk, Akt) zu detektieren.
  • RNA-Sequenzierung kann genutzt werden, um die Genexpressionsprofile von Zellen nach der Behandlung mit dem Wachstumsfaktor zu vergleichen und die Zielgene zu identifizieren, die an der Zellregulation beteiligt sind.

Fazit:

Wachstumsfaktoren beeinflussen Zellteilung, Zellmigration und Zelldifferenzierung durch komplexe Signalwege. Um die Wirkung eines neu entdeckten Wachstumsfaktors auf die Hautregeneration zu bestätigen und zu evaluieren, sind eine Reihe von Experimenten nötig, darunter In-vitro- und In-vivo-Studien sowie signaltransduktionsbasierte Untersuchungen.

Aufgabe 4)

Vergleiche akute und chronische Entzündungen anhand ihrer Definitionen und Charakteristika. Berücksichtige hierbei sowohl die zellulären als auch die biochemischen Unterschiede und die häufigsten Ursachen. Erkläre außerdem die Unterschiede zwischen Allergien und Autoimmunerkrankungen im Kontext akuter und chronischer Entzündungen.

a)

Erkläre die Hauptunterschiede zwischen akuten und chronischen Entzündungen bezogen auf Beginn, Dauer und Schlüsselzellen. Gehe dabei auf die typischen Symptome und Erscheinungen ein, die mit jeder Art von Entzündung verbunden sind.

Lösung:

Hauptunterschiede zwischen akuten und chronischen Entzündungen

• Beginn:
  • Akute Entzündungen: Diese beginnen schnell, innerhalb von Minuten bis Stunden nach der Schädigung. Sie sind meist die direkte Antwort auf einen akuten Reiz oder Schaden.
  • Chronische Entzündungen: Diese setzen langsam ein, oft über Wochen, Monate oder sogar Jahre. Sie sind das Ergebnis einer anhaltenden Entzündung oder einer ständigen Reizwirkung.
• Dauer:
  • Akute Entzündungen: Sie dauern in der Regel kurz, von einigen Stunden bis zu wenigen Tagen. Manchmal können sie auch ein paar Wochen bestehen bleiben, sind aber meistens zeitlich begrenzt.
  • Chronische Entzündungen: Diese haben eine lange Dauer und können über Monate bis Jahre andauern. Sie können bis zum Lebensende bestehen bleiben, insbesondere, wenn die zugrunde liegende Ursache nicht behandelt wird.
• Schlüsselzellen:
  • Akute Entzündungen: Neutrophile Granulozyten (auch neutrophile Leukozyten genannt) sind die primären Zellen, die bei einer akuten Entzündung aktiv sind. Diese Zellen kommen schnell an den Ort der Schädigung, um fremde Partikel und Mikroben zu bekämpfen.
  • Chronische Entzündungen: Makrophagen, Lymphozyten und Plasmazellen sind hier die dominierenden Zellen. Diese Zellen spielen eine Rolle bei der fortgesetzten Reaktion auf das anhaltende Vorhandensein eines Entzündungsauslösers. Bei chronischen Entzündungen sieht man auch eine Fibrose, die durch Fibroblasten verursacht wird.
• Typische Symptome und Erscheinungen:
  • Akute Entzündungen: Rötung (Rubor), Erwärmung (Calor), Schwellung (Tumor), Schmerz (Dolor) und Funktionsverlust (Functio laesa) sind typische Symptome einer akuten Entzündung. Diese Symptome resultieren aus einer erhöhten Durchblutung und Permeabilität der Blutgefäße sowie der Ansammlung von Flüssigkeit in den betroffenen Geweben.
  • Chronische Entzündungen: Die Symptome sind oft weniger ausgeprägt und können subtiler sein als bei akuten Entzündungen. Sie umfassen anhaltende Schmerzen, Müdigkeit, Gewichtsverlust und allgemeines Unwohlsein. Da diese Entzündungen länger andauern, können sie zu Gewebeschädigungen und Narbenbildung führen.

b)

Nenne spezifische Biomarker und biochemische Parameter, die typischerweise bei akuten bzw. chronischen Entzündungen erhöht sind. Erkläre, wie diese Biomarker in der klinischen Diagnostik verwendet werden, um zwischen akuten und chronischen Entzündungen zu differenzieren.

Lösung:

Biomarker und Biochemische Parameter bei Akuten und Chronischen Entzündungen

• Biomarker bei akuten Entzündungen:
  • C-reaktives Protein (CRP): CRP ist ein akutes Phase-Protein, das innerhalb von Stunden nach einer Entzündung deutlich ansteigt. Es wird in der Leber produziert und ist ein sensitiver Marker für akute Entzündungsprozesse.
  • Interleukin-6 (IL-6): IL-6 ist ein Zytokin, das bei akuten Entzündungsreaktionen eine Schlüsselrolle spielt. Es fördert die Produktion von CRP und anderen akuten Phase-Proteinen.
  • Neutrophilen-Zahl: Neutrophile Granulozyten sind bei akuten Entzündungen stark erhöht, da sie schnell an den Ort der Schädigung rekrutiert werden.
• Biomarker bei chronischen Entzündungen:
  • Erythrozyten-Sedimentationsrate (ESR): Die ESR ist häufig bei chronischen Entzündungen erhöht. Sie misst die Geschwindigkeit, mit der rote Blutkörperchen in einem ungerinnbar gemachten Blut in einem bestimmten Zeitraum absinken. Eine erhöhte ESR weist auf eine systemische Entzündung hin.
  • Fibrinogen: Fibrinogen ist ein weiteres akutes Phase-Protein, das bei chronischen Entzündungen erhöht sein kann. Es ist an der Gerinnung beteiligt und seine Konzentration kann bei anhaltenden Entzündungsprozessen steigen.
  • Interleukin-1 (IL-1) und Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α): Diese Zytokine sind hauptsächlich bei chronischen Entzündungsprozessen erhöht. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der entzündlichen Reaktion.
  • Chronischer Anstieg bestimmter Lymphozyten-Populationen: Lymphozyten, insbesondere T- und B-Zellen, sind bei chronischen Entzündungsprozessen oft erhöht und spielen eine Rolle bei Autoimmunerkrankungen und chronischen Infektionen.
• Klinische Diagnostik und Differenzierung:
  • Akute Entzündungen: Ein plötzlicher Anstieg von CRP und IL-6 kombiniert mit einer erhöhten Neutrophilenzahl kann auf eine akute Entzündung hinweisen. Diese Biomarker sind besonders nützlich bei der Diagnose und Überwachung von akuten Infektionen, akuter Appendizitis oder Sepsis.
  • Chronische Entzündungen: Anhaltend erhöhte ESR und Fibrinogen-Werte sowie die erhöhte Präsenz von IL-1, TNF-α und bestimmten Lymphozyten-Populationen können auf chronische Entzündungszustände hinweisen. Dies ist besonders hilfreich bei der Diagnose von chronischen Erkrankungen wie rheumatoider Arthritis, chronisch entzündlichen Darmerkrankungen oder langfristigen Infektionen.

c)

Diskutiere die Konzepte der Allergie und Autoimmunität. Erkläre, wie diese beiden Immunreaktionen zu unterschiedlichen Entzündungsarten führen können. Gehe dabei darauf ein, wie eine Allergie in erster Linie mit akuten, während Autoimmunerkrankungen häufig mit chronischen Entzündungen verbunden sind.

Lösung:

Konzepte der Allergie und Autoimmunität

• Allergie:
  • Definition: Eine Allergie ist eine übermäßige Immunreaktion auf einen normalerweise harmlosen Umweltstoff, das Allergen. Diese Reaktion wird durch das Immunsystem vermittelt.
  • Mechanismus: Bei einer allergischen Reaktion werden Immunzellen, hauptsächlich IgE-Antikörper, aktiviert und sensibilisiert gegen das Allergen. Bei einem erneuten Kontakt mit dem Allergen kommt es zur Freisetzung von Histaminen und anderen Mediatoren aus Mastzellen und Basophilen.
  • Akute Entzündungen: Allergien führen typischerweise zu akuten Entzündungsreaktionen. Symptome wie Rötung, Juckreiz, Schwellung und Atembeschwerden treten schnell nach dem Kontakt mit dem Allergen auf. Beispiele sind Heuschnupfen, Urtikaria und anaphylaktische Reaktionen.
• Autoimmunität:
  • Definition: Autoimmunität beschreibt eine fehlgeleitete Immunantwort, bei der das Immunsystem körpereigene Zellen und Gewebe angreift, als wären sie fremd.
  • Mechanismus: Bei Autoimmunerkrankungen produzieren B-Zellen Autoantikörper, die körpereigene Strukturen angreifen. T-Zellen können ebenfalls Gewebe direkt schädigen. Dies führt zu einer anhaltenden Entzündungsreaktion und Gewebeschädigung.
  • Chronische Entzündungen: Autoimmunerkrankungen führen häufig zu chronischen Entzündungen. Beispiele sind rheumatoide Arthritis, systemischer Lupus erythematodes und Multiple Sklerose. Diese Krankheiten sind durch lang anhaltende, oft lebenslange Entzündungen gekennzeichnet.
• Unterschiede in der Entzündungsart:
  • Akute Entzündungen bei Allergien: Allergische Reaktionen sind oft akut und treten schnell nach Exposition gegenüber dem Allergen auf. Sie können zu einer sofortigen Freisetzung von Entzündungsmediatoren führen, was schnelle und intensive Symptome verursacht.
  • Chronische Entzündungen bei Autoimmunerkrankungen: Autoimmunerkrankungen lösen länger anhaltende und persistentere Entzündungen aus. Dies liegt daran, dass das Immunsystem kontinuierlich körpereigene Strukturen angreift und ständig Entzündungszellen und -mediatoren freisetzt.
• Klinische Bedeutung:
  • Allergien: Diese erfordern oft schnelle Eingriffe, wie Antihistaminika oder Kortikosteroide, um die akuten Symptome zu lindern.
  • Autoimmunerkrankungen: Behandlungen zielen auf die langfristige Kontrolle und Unterdrückung des Immunsystems ab, um Gewebeschäden zu vermeiden. Dies kann Immunsuppressiva, Biologika und entzündungshemmende Mittel umfassen.