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Apoptose und Nekrose: Formen des Zelltods
Apoptose ist ein aktiver, genetisch programmierter Zelltod, der einzelne Zellen ohne Entzündungsreaktion eliminiert. Nekrose ist ein passiver, meist pathologischer Zelltod durch Schädigung (z. B. Hypoxie, Toxine) mit Zellmembranruptur und nachfolgender Entzündungsreaktion.
- ❗ Apoptose: Zellschrumpfung, Chromatinkondensation, Bildung von Apoptosekörperchen, Phagozytose ohne Entzündung, ATP-abhängig
- ❗ Nekrose: Zellschwellung, Membranruptur, Freisetzung von Zellinhalt, konsekutive Entzündungsreaktion
- ❗ Apoptose wird über Caspasen ausgeführt, aktiviert über den extrinsischen (Todesrezeptoren) oder intrinsischen (mitochondrialen) Weg
- Physiologische Apoptose: Embryonalentwicklung (z. B. Interdigitalgewebe), Immunselektion, Gewebehomöostase
- Nekrose ist typischerweise pathologisch (Folge einer Schädigung), Apoptose kann physiologisch oder pathologisch sein
Quellen
- Buselmaier „Biologie für Mediziner“ (Springer)
- Alberts et al. „Molekularbiologie der Zelle“ (Wiley-VCH)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung)
- Alberts et al., Molecular Biology of the Cell: Programmed Cell Death (Apoptosis) (NCBI Bookshelf)
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Apoptose und Nekrose: Formen des Zelltods
Apoptose und Nekrose unterscheiden sich grundlegend in Auslöser, molekularem Ablauf und Gewebefolge. Apoptose läuft über eine kontrollierte Caspasenkaskade ab, die entweder extrinsisch über Todesrezeptoren (Fas/CD95, TNF-Rezeptor) oder intrinsisch über mitochondriale Freisetzung von Cytochrom c aktiviert wird, und endet in geordneter Zellfragmentierung mit Phagozytose der Apoptosekörperchen, ohne Entzündungsreaktion auszulösen. Nekrose entsteht durch massive Zellschädigung (Hypoxie, Toxine, Trauma), führt zu ATP-Mangel, Ionenpumpenversagen, Zellschwellung und letztlich Membranruptur mit Freisetzung von Zellinhalten (DAMPs), die eine Entzündungsreaktion triggern.
Extrinsischer und intrinsischer Apoptoseweg
Der extrinsische Weg wird durch Bindung von Liganden (z. B. FasL) an Todesrezeptoren aktiviert, was über Adapterproteine (FADD) zur Aktivierung von Initiatorcaspase-8 führt. Der intrinsische (mitochondriale) Weg wird durch Zellstress (DNA-Schäden, oxidativer Stress) ausgelöst: Die Bcl-2-Proteinfamilie reguliert die mitochondriale Membranpermeabilität; freigesetztes Cytochrom c bildet mit Apaf-1 das Apoptosom und aktiviert Caspase-9. Beide Wege konvergieren in der Aktivierung von Effektorcaspasen (v. a. Caspase-3), die Strukturproteine und DNA-Reparaturenzyme spalten und so die geordnete Zellfragmentierung einleiten.
Nekroseformen und morphologische Muster
Man unterscheidet histologische Nekroseformen: Koagulationsnekrose (z. B. Myokardinfarkt, Proteindenaturierung überwiegt), Kolliquationsnekrose (z. B. ZNS-Infarkt, enzymatische Verflüssigung), verkäsende (käsige) Nekrose (typisch bei Tuberkulose), Fettgewebsnekrose (z. B. Pankreatitis) und fibrinoide Nekrose (Gefäßwände bei Vaskulitis). Nekrotisches Gewebe setzt intrazelluläre Bestandteile frei, die diagnostisch nutzbar sind – etwa das Enzym Kreatinkinase (CK) und das Strukturprotein Troponin (cTnT/cTnI) bei Myokardnekrose.
- ❗ Apoptose ist ATP-abhängig und aktiv, Nekrose ist passiv und Folge von Energieversagen
- ❗ Nur Nekrose löst über freigesetzte Zellbestandteile eine Entzündungsreaktion aus
- Caspasenkaskade: Initiatorcaspasen (8, 9) aktivieren Effektorcaspasen (v. a. 3), die die eigentliche Zellfragmentierung ausführen
- Bcl-2-Familie: antiapoptotische (Bcl-2, Bcl-xL) versus proapoptotische Mitglieder (Bax, Bak) regulieren die mitochondriale Schwelle
- ❗ DNA-Leiter vs. Smear: Die geordnete internukleosomale DNA-Fragmentierung der Apoptose ergibt in der Gelelektrophorese eine „DNA-Leiter“, die ungeordnete Nekrose einen kontinuierlichen „Schmier“ (Smear)
- ❗ Phosphatidylserin-Externalisierung an der Membranaußenseite dient als „Eat-me“-Signal, das die Phagozytose der Apoptosekörperchen ohne Entzündung vermittelt
- ⚠️ Prüfungsfalle: Apoptose ist nicht per se „gutartig“ – auch pathologische Zustände (z. B. neurodegenerative Erkrankungen) beinhalten übermäßige Apoptose
- ⚠️ Verwechslung: Autophagie (Selbstverdauung über Lysosomen, primär Überlebensmechanismus bei Stress) wird oft mit Apoptose gleichgesetzt, ist aber ein eigenständiger Zellprozess
Quellen
- Buselmaier „Biologie für Mediziner“ (Springer)
- Alberts et al. „Molekularbiologie der Zelle“ (Wiley-VCH)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung)
- Alberts et al., Molecular Biology of the Cell: Programmed Cell Death (Apoptosis) (NCBI Bookshelf)