Unterabschnitte
Gewebe
Eine differenzierte Zelle, die sich in einem Gewebe befindet wird sich
auch dann, wenn man sie in einem vollständig andere Umgebung bringt
sich immer in Zellen des gleichen Gewebetyps teilen. Es scheint, als
sei der Zelltyp durch die Entwicklung einer Zelle festgeschrieben.
Zwar ist es nicht möglich, dass eine Zelle ihren Charakter vollkommen
wechselt; so kann aus einer Leber- keine Epidermiszelle werden, es ist
jedoch möglich, dass der Typ einer Zelle moduliert wird. Eine solche
Modulation findet man z.B. bei den Fibroblasten, die sich reversibel
in Knorpelzellen verwandeln können. Aber auch die Stammzellen (Zellen,
die nicht ausdifferenziert sind) bilden Nachkommen, die
unterschiedlichen Zelltypen zuzuordnen sind.
Als Dauerzellen bezeichnet man Zellen, die einmal im Embryo gebildet
werden und sich danach nicht mehr teilen und bei einem Verlust auch
nicht mehr erneuert werden können. Zu dieser Art Zellen gehören die
Nervenzellen, die Zellen, die die Augenlinse bilden und die
Sinneszellen des Ohrs.
Die Linse entsteht aus einem Linsenbläschen. An dessen Rückseite
synthetisieren Zellen im Embryonalstadium Crystalline und
differenzieren sich zu Lindenfasern. Die Zellen späterer Stadien
unterscheiden sich von diesen Zellen und lagern sich in einer weiteren
Schicht auf. So entsteht eine heterogene Linse mit einer recht gut
korrigierten Abberation.
Die Linsenzellen sind wirklich absolut unveränderlich. Viele andere
Zellen hingegen sind zwar Dauerzellen, erneuern allerdings ihre
Proteinmasse regelmässig und können sich teilweise (manche Neurone)
auch regenerieren.
Die Erneuerung von Zellen kann auf zwei Wegen stattfinden: Durch die
einfache Verdopplung der vorhandenen Zellen oder durch die Bildung
neuer Zellen aus relativ undifferenzierten Stammzellen.
In einigen Bereichen, wie dem Darm werden die Zellen sozusagen
fortlaufend neu synthetisert, damit der Verlust von Zellen durch den
Kontakt mit der Verdauungsflüssigkeit ausgeglichen wird.
Die Zellen der Leber, die Hepatozyten sind von dem Blut nur durch eine
dünne Zellschicht getrennt und dienen dem Austausch von Metaboliten
zwischen Leber und Blut.
Diese Zellen sind weniger beansprucht als die Darmzellen und müssen
dementsprechend auch nur langsam erneuert werden. Dabei muss das
Wachstum so geregelt werden, dass die Grösse des Organs immer konstant
bleibt. Der Verlust von Leberzellen bewirkt über den
Heaptozyten-Wachstumsfaktor, dass die Leber wächst. Umgekehrt sterben
Leberzellen ab, wenn die Leber zu gross ist; dieser Mechanismus ist
allerdings noch unklar.
Bei einer sehr starken Schädigung der Hepatozyten kann die
Koordination des Wachstums der restlichen Zellen (Makrophagen und
Bindegewebszellen) in der Leber gestört werden. Bei einer Zirhose
sterben die Hepatozyten durch Ethanol ab, ihr Raum wird von
Bindegewebe eingenommen und sie selbst können sich nur noch in
begrenztem Mass teilen.
Bei den Endothelzellen, die die Blutgefässe auskleiden erfolgt sowohl
der Aufbau neuer Gefässe als auch die Reparatur bei Verletzungen der
Gefässwand durch einfache Verdoppelung der vorhandenen Zellen.
Die Neubildung von Blutgefässen, die Angiogenese, ist von Signalen
abhängig. Die Reaktion spielt auch bei dem Wachstum von Tumoren eine
wichtige Rolle. Damit diese wachsen können, müssen sie ebenfalls ein
Signal abgeben, auf das hin dann Blutgefässe auswachsen und den Tumor
versorgen. Das Ausbilden eines neuen Blutgefässes kann in mehrere
Prozesse unterteilt werden: Zunächst muss die Basallamina der
Elternkapillare durchdrungen werden, dann müssen die Zellen zur
Signalquelle hinwandern, sich teilen und eine Röhre bilden. Man hat
einige Faktoren identifiziert, die alle diese Schritte zusammen
auslösen können, während andere nur eine Teilantwort zur Folge haben.
Im Gegensatz zum Endothel der Blutgefässe entsteht neue Epidermis
aus Stammzellen.
Eine Stammzelle ist nicht endgültig differenziert und kann sich
unbegrenzt teilen, wobei jede Tochterzelle die Wahl hat, ebenfalls zu
einer Stammelle zu werden oder sich weiter zu Differenzieren.
Stammzellen werden vor allem in all den Fällen benötigt, in denen die
Zellen nicht mehr teilungfähig sind (z.B. die Erythrozyten, bei denen
der Zellkern verdaut ist).
Wenn Stammzellen nur einen Zelltyp hervorbringen können, werden sie
als unipotent, wenn sie mehrere Zelltypen hervorbringen können als
plurpotent bezeichnet.
Die Epidermin ist aus mehreren Schichten aufgebaut. Im Inneren liegt
die Basallamina mit der darauf liegenden Basalzellschicht unter der
mehrer Schichten von Stachelzellen, deren
Desmosomen durch dicke Keratinbündel verbunden sind liegen. Über den
Stachelzellen liegt eine Schicht der Körnerzellen und darüber liegen
die keratinisierten Hornschuppen; dünne Schuppen, die mit Keratin
gefüllt sind und die äusserste Schicht bilden.
In der untersten Schicht, der Basalzellschicht gibt es einige Zellen,
die sich nicht differenzieren und Stammzellen darstellen. Diese Zellen
werden vermutlich durch ihren Kontakt mit dem Cytoskelett in ihrem
undifferenzierten, potentiell unsterblichen Zustand gehalten.
Das Signal für die Teiung könnte darin bestehen, dass die Zellen der
höheren Schichten wegfallen und so auch ein von diesen ausgehendes
Hemmsignal, das die Zellen an der weiteren Teilung hindert, wegfällt.
Die Blutzellen werden - im Gegensatz zu den Epidermiszellen - aus
pluripotenten Stammzellen gebildet, die alle Arten von Blutzellen
hervorbringen.
Die weissen Blutkörperchen lassen sich in mehrere Klassen
unterteilen:
![\begin{entry}
\item [Granulocyten] \mbox{} \\
Die Granulocyten sind durch Lys...
...cyten virusbefallene oder an einem Tumor erkrankte Zellen
abtöten.
\end{entry}](img15.png)
Die Bildung der Blutzellen erfolgz - mit Ausnahme der Makrophagen und
Lymphocyten - im Knochenmark und wird durch verschiedene Faktoren
geregelt. Wenn z.B. eine Entzündungsreaktion stattfindet, dann werden
dabei Signale ins Blut abgegeben, die eine vermehrte Bildung weisser
Blutkörperchen zur Folge haben. Ein ebenso regulierter Mechanismus ist
die Bildung weisser Blutkörperchen; deren Produktion wird z.B. durch
einen längeren Aufenthalt in grosser Höhe angeregt.
Zerstört man die Stammzellen einer Maus mit Röntgenstrahlen, so stirbt
diese, es sei denn man injiziert ihre Stammzellen aus einer anderen
Maus. Einige dieser Zellen werden dann zu Koloniegründenden Zellen
(CFC), die vor allem in der Milz eine Kolonie neuer Zellen bilden.
Da man in diesen Bereichen alle Arten von Zellen findet und diese sich
von einer Zelle ableiten, kann man auf diese weise die Pluripotenz der
Zellen nachweisen.
Die von den Stammzellen gebildeten Vorläuferzellen sind bereits sehr
früh auf ihre Zellline festgelegt. Diese können sich noch mehrmals
teilen bevor dann die endgültig differenzierten Zellen entstehen.
Die Beeinflussung der Bildung von Blutzellen verläuft über sogenannte
CSF, Kolonie-stimulierende Faktoren. Unterschiedliche CSFs sind für
die Bildung von Erythrocyten und die Bildung von den untschiedlichen
weissen Blutkörperchen verantwortlich.
Die CSFs scheinen nicht direkt auf eine Zelle einzuwirken, sonden
Wahrscheinlichkeiten für Teilungsfrequen, vorzeitigen Zelltod und
anderes zu regeln.
Sie sind Glykoproteine und wirken an zwei Arten spezifischer
Rezeptoren: An Transmembran-Rezeptoren, die als Tyrosinkinase arbeiten
und die sogenannten Cytokinrezeptoren. Letztere bestehen meist aus
zwei oder mehreren Untereinheiten; wobei teilweise mehrere Rezeptoren
eine Untereinheit gemeinsam benutzen und sich in einer anderen
unterscheiden.
Wenn kein CSF vorhanden ist, geht die Zelle in die Apoptose.
Die Myoblasten teilen sich so lange der Fibroblast-groth-factor FGG
vorhanden ist. Wird dieser entfernt, stoppen sie ihre Teilung,
verschmelzen und differenzieren zu Muskelzellen.
Die Anpassung der Muskelzelle an Ausdauer, Geschwindigkeit und Kraft
erfolgt dadurch, dass sie unterschiedliche Proteinisoformen einlagern,
die zu unterschiedlichen Formen des kontraktlien Apparates führen.
Eine Veränderung der Muskellänge erfolgt durch das Einwandern weiterer
Myoblasten. Die Änderung des Muskelumfangs ist durch den Aufbau neuer
kontraktiler Myofibrillen und einen Zuwachse der Zellgrösse
bedingt. Die Zellanzahl bleibt konstant.
Einige Myoblasten verbleiben jedoch als Satellitenzellen im Muskel und
werden bei dessen Verletzung zu einer Teilung und der Produktion neuer
Muskelfasern angeregt.
Beim Bindegewebe sind die Fibroblasten die am wenigsten
spezialisierten Zellen. Wenn das Gewebe verletzt wird, wandern aus der
Umgebung Fibroblasten ein, die eine extrazelluläre Matrix aussscheiden
und so zum Wundverschluss beitragen. Sie können sich von allen Zellen
am einfachsten in andere Bindegewebszellen umwandeln.
Die Bindegewebszellen können durch die extrazelluläre Matrix
beeinflusst werden. So bilden z.B. Knorpelzellen auch in Kultur
weiterhin die für dieses Gewebe typische extrazelluläre
Knorpelmatrix. Wenn man sie jedoch flach auf einer Schale ausbreitet,
verändern sie sich zu Fibroblasten und bilden das für diese typische
Kollagen.
Aus Fibroblasten können sich auch Fettzellen entwickeln. Dies lässt
sich in Kultur untersuchen und man findet eine Abhängigkeit von
Wachstumshormonen (IGF) und eine Hemmung, wenn sie sich flach in
eiener Kulturschale ausbreiten können.
Der Knochen wird ebenfalls von Bindegewebszellen gebildet. Es besteht
aus Kollagen-Fibrillen, die dem Zug stand halten und festen Partikeln,
die Stauchungen kompensieren. In seinem Inneren befinden sich Höhlen
und Kanäle, die mit lebenden Zellen gefüllt sind.
Beim Embryo bestehen die zukünftigen Knochen noch vollkommen aus
Knorpel. Erst mit der Zeit wird der Knorpel immer mehr durch Knochen
ersetzt.
Die Matrix des Knochens wird von Osteoblasten ausgeschieden, die auf
der Oberfläche der Bestehenden Matrix liegen und neue Schichten
auftragen. Nachdem dern Ostroblast in die Matrix eingeschlossen ist,
wird er als Osteozyt bezeichnet. Er kann sich nicht mehr teilen,
sezerniert aber immer noch geringe Mengen an Material an seine
Umwelt. Die Osteozyten sind über Zellfortstätze und Gap Junctions mit
dn anderen Ostreozyten im Knochen verbunden.
Die Osteoklasten entstehen aus Monozyten und tragen die Knochenmatrix
ab. Diese graben Kanäle in den Knochen, welche dann mit Endothel
aufgekleidet werden.
Ausserdem sind die Osteoklasten dafür verantwortlich, bei der
Entwicklung den Knorpel abzubauen, damit die Osteoblasten an dieser
Stelle Knochen aufbauen können.
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