Die wichtigsten Anzeichen einer Entzündung sind: Schmerzen, Hitze, Rötung, Schwellung und Funktionsverlust. Einige dieser Indikatoren sind hier aufgrund einer allergischen Reaktion zu sehen.
Entzündung (lateinisch: inflammatio) ist Teil der komplexen biologischen Reaktion des Körpergewebes auf schädliche Reize wie Krankheitserreger, geschädigte Zellen oder Reizstoffe und ist eine schützende Reaktion, an der Immunzellen, Blutgefäße und molekulare Mediatoren beteiligt sind. Die Funktion der Entzündung besteht darin, die ursprüngliche Ursache der Zellverletzung zu beseitigen, nekrotische Zellen und Gewebe, die durch die ursprüngliche Beleidigung und den Entzündungsprozess beschädigt wurden, zu beseitigen und die Gewebereparatur einzuleiten.
Die fünf klassischen Entzündungszeichen sind Hitze, Schmerz, Rötung, Schwellung und Funktionsverlust (lateinisch calor, dolor, rubor, tumor, und functio laesa). Entzündung ist eine generische Reaktion und wird daher als ein Mechanismus der angeborenen Immunität betrachtet, verglichen mit der adaptiven Immunität, die für jeden Erreger spezifisch ist. Eine zu geringe Entzündung kann zu einer fortschreitenden Zerstörung des Gewebes durch den schädlichen Reiz (z.B. Bakterien) führen und das Überleben des Organismus gefährden.
Im Gegensatz dazu können chronische Entzündungen zu einer Vielzahl von Krankheiten wie Heuschnupfen, Parodontitis, Atherosklerose, rheumatoider Arthritis und sogar Krebs (z.B. Gallenblasenkarzinom) führen. Die Entzündung wird daher in der Regel eng vom Körper reguliert. Entzündungen können als akut oder chronisch eingestuft werden. Die akute Entzündung ist die erste Reaktion des Körpers auf schädliche Reize und wird durch die erhöhte Bewegung von Plasma und Leukozyten (insbesondere Granulozyten) aus dem Blut in das verletzte Gewebe erreicht. Eine Reihe von biochemischen Ereignissen verbreitet und reift die Entzündungsreaktion, an der das lokale Gefäßsystem, das Immunsystem und verschiedene Zellen im verletzten Gewebe beteiligt sind.
Eine anhaltende Entzündung, die als chronische Entzündung bezeichnet wird, führt zu einer fortschreitenden Verschiebung des Zelltyps an der Entzündungsstelle, wie z.B. mononukleäre Zellen, und ist gekennzeichnet durch die gleichzeitige Zerstörung und Heilung des Gewebes durch den Entzündungsprozess.
Entzündung ist kein Synonym für Infektion. Infektion beschreibt die Wechselwirkung zwischen der Wirkung der mikrobiellen Invasion und der Reaktion der Entzündungsreaktion des Körpers - die beiden Komponenten werden zusammen betrachtet, wenn eine Infektion diskutiert wird, und das Wort wird verwendet, um eine mikrobielle invasive Ursache für die beobachtete Entzündungsreaktion zu implizieren. Die Entzündung hingegen beschreibt die reine Immunantwort des Körpers, unabhängig von der Ursache. Aber wegen der Häufigkeit der Korrelation werden Wörter, die mit dem Suffix -itis (was sich auf eine Entzündung bezieht) enden, manchmal informell als Infektion bezeichnet. Zum Beispiel bedeutet das Wort Urethritis streng genommen nur "Harnröhrenentzündung", aber klinische Gesundheitsdienstleister sprechen in der Regel von Urethritis als Harnröhreninfektion, da die mikrobielle Invasion der Harnröhre die häufigste Ursache der Harnröhrenentzündung ist. Es ist sinnvoll, Entzündung und Infektion zu unterscheiden, da es viele pathologische Situationen gibt, in denen die Entzündung nicht durch mikrobielle Invasion ausgelöst wird - zum Beispiel Atherosklerose, Überempfindlichkeit Typ III, Trauma, Ischämie. Es gibt auch pathologische Situationen, in denen eine mikrobielle Invasion nicht zu einer klassischen Entzündungsreaktion führt - zum Beispiel Parasitose, Eosinophilie.
Ursachen für Entzündungen
Für eine Entzündung gibt es unterschiedliche Ursachen, häufig ist eine Verletzung Auslöser einer Entzündung. Durch eine Verletzung gelangen Krankheitserreger in den Organismus. Aber auch nach Operationen können durch Bakterien Entzündungen entstehen. In seltenen Fällen entstehen Bakterien durch Viren oder Pilze.
Körperlich:
Verbrennungen
Erfrierungen
Körperverletzung, stumpf oder durchdringend
Fremdkörper, einschließlich Splitter, Schmutz und Schutt
Vergleich zwischen akuter und chronischer Entzündung:
Akute
Chronisch
Verursacher
Bakterielle Krankheitserreger, verletztes Gewebe
Anhaltende akute Entzündung durch nicht abbaubare Krankheitserreger, Virusinfektionen, hartnäckige Fremdkörper oder Autoimmunreaktionen.
Beteiligte Hauptzellen
Neutrophile (hauptsächlich), Basophile (Entzündungsreaktion) und Eosinophile (Reaktion auf Helminthenwürmer und Parasiten), mononukleäre Zellen (Monozyten, Makrophagen)
IFN-γ und andere Zytokine, Wachstumsfaktoren, reaktive Sauerstoffspezies, hydrolytische Enzyme
Beginn
Sofort
Verspätet
Dauer
Wenige Tage
Bis zu vielen Monaten oder Jahren
Ergebnisse
Auflösung, Abszessbildung, chronische Entzündung
Gewebezerstörung, Fibrose, Nekrose
Kardinalzeichen
Die klassischen Anzeichen und Symptome einer akuten Entzündung:
deutsch
Latein
Rötung
Rubor*
Schwellung
Tumor*
Hitze
Calor*
Schmerz
Dolor*
Funktionsverlust
Functio laesa**
Das sind die ursprünglichen oder "kardinalen Zeichen" einer Entzündung. Functio laesa ist ein veralteter Begriff, da er nicht nur für Entzündungen typisch ist und für viele Krankheitszustände charakteristisch ist.
Eine akute Entzündung ist ein kurzfristiger Prozess, der in der Regel innerhalb weniger Minuten oder Stunden auftritt und mit der Entfernung des schädlichen Reizes aufhört. Es handelt sich um eine koordinierte und systemische Mobilisierungsreaktion von verschiedenen immunologischen, endokrinen und neurologischen Mediatoren der akuten Entzündung. In einer normalen gesunden Reaktion wird es aktiviert, klärt den Erreger und beginnt einen Reparaturprozess und hört dann auf.
Sie ist durch fünf Kardinalzeichen gekennzeichnet: Ein Akronym, das zur Erinnerung an die wichtigsten Symptome verwendet werden kann, ist "PRISH", für Schmerzen, Rötungen, Immobilität (Funktionsverlust), Schwellungen und Hitze.
Die traditionellen Namen für Entzündungszeichen stammen aus dem Lateinischen:
Die ersten vier (klassischen Zeichen) wurden von Celsus (ca. 30 v. Chr. - 38 n. Chr.) beschrieben, während der Funktionsverlust wahrscheinlich später von Galen hinzugefügt wurde. Aber auch Thomas Sydenham und Virchow wurde die Hinzufügung dieses fünften Zeichens zugeschrieben. Rötung und Hitze sind auf einen erhöhten Blutfluss bei Körperkerntemperatur zur entzündeten Stelle zurückzuführen; Schwellungen werden durch Flüssigkeitsansammlungen verursacht; Schmerzen entstehen durch die Freisetzung von Chemikalien wie Bradykinin und Histamin, die die Nervenenden stimulieren. Funktionsverlust hat mehrere Ursachen. Eine akute Lungenentzündung (meist als Reaktion auf eine Lungenentzündung) verursacht keine Schmerzen, es sei denn, die Entzündung betrifft das parietale Pleura, das schmerzempfindliche Nervenenden aufweist.
Prozess der akuten Entzündung
Der Prozess der akuten Entzündung wird von residenten Immunzellen ausgelöst, die bereits im betroffenen Gewebe vorhanden sind, hauptsächlich residenten Makrophagen, dendritischen Zellen, Histiozyten, Kupfferzellen und Mastzellen. Diese Zellen besitzen Oberflächenrezeptoren, so genannte Pattern Recognition Receptors (PRRs), die zwei Unterklassen von Molekülen erkennen (d.h. binden): pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) und schädigungsassoziierte molekulare Muster (DAMPs). PAMPs sind Verbindungen, die mit verschiedenen Krankheitserregern assoziiert sind, sich aber von Wirtsmolekülen unterscheiden. DAMPs sind Verbindungen, die mit wirtsbedingten Verletzungen und Zellschäden verbunden sind.
Zu Beginn einer Infektion, Verbrennung oder anderen Verletzungen werden diese Zellen aktiviert (eine der PRRs erkennt ein PAMP oder DAMP) und setzen Entzündungsmediatoren frei, die für die klinischen Anzeichen einer Entzündung verantwortlich sind. Die Vasodilatation und die daraus resultierende erhöhte Durchblutung verursacht die Rötung(Rubor) und erhöhte Wärme(Calor). Eine erhöhte Durchlässigkeit der Blutgefäße führt zu einer Exsudation (Leckage) von Plasmaproteinen und Flüssigkeit in das Gewebe (Ödem), die sich als Schwellung (Tumor) manifestiert. Einige der freigesetzten Mediatoren wie Bradykinin erhöhen die Schmerzempfindlichkeit (Hyperalgesie, Dolor).
Die Mediatormoleküle verändern auch die Blutgefäße, um die Migration von Leukozyten, hauptsächlich Neutrophilen und Makrophagen, außerhalb der Blutgefäße (Paravasation) in das Gewebe zu ermöglichen. Die Neutrophile wandern entlang eines chemotaktischen Gradienten, der von den lokalen Zellen erzeugt wird, um den Ort der Verletzung zu erreichen. Der Funktionsverlust (functio laesa) ist wahrscheinlich das Ergebnis eines neurologischen Reflexes als Reaktion auf Schmerzen. Neben zellbasierten Mediatoren wirken mehrere azelluläre biochemische Kaskadensysteme, die aus vorgeformten Plasmaproteinen bestehen, parallel, um die Entzündungsreaktion zu initiieren und zu propagieren. Dazu gehören das durch Bakterien aktivierte Komplementsystem und die durch Nekrose aktivierten Koagulations- und Fibrinolysesysteme, z.B. eine Verbrennung oder ein Trauma. Die akute Entzündung kann als erste Verteidigungslinie gegen Verletzungen angesehen werden. Die akute Entzündungsreaktion erfordert eine konstante Stimulation. Entzündungsmediatoren sind kurzlebig und werden im Gewebe schnell abgebaut. Die akute Entzündung hört also auf, sobald der Reiz beseitigt ist.
Vasodilatation und erhöhte Permeabilität
Eine akute Entzündung ist eine immunovaskuläre Reaktion auf einen Entzündungsreiz. Das bedeutet, dass eine akute Entzündung breit in eine vaskuläre Phase unterteilt werden kann, die zuerst auftritt, gefolgt von einer zellulären Phase, an der Immunzellen beteiligt sind (genauer gesagt myeloische Granulozyten in der akuten Umgebung). Die vaskuläre Komponente einer akuten Entzündung ist die Bewegung von Plasmaflüssigkeit, die wichtige Proteine wie Fibrin und Immunglobuline (Antikörper) enthält, in entzündetes Gewebe. Bei Kontakt mit PAMPs setzen Gewebemakrophagen und Mastozyten vasoaktive Amine wie Histamin und Serotonin sowie Eicosanoide wie Prostaglandin E2 und Leukotrien B4 frei, um die lokale Vaskulatur zu remodellieren. Makrophagen und Endothelzellen setzen Stickstoffmonoxid frei. Diese Mediatoren vasodilatieren und durchdringen die Blutgefäße, was zu einer Nettoverteilung des Blutplasmas aus dem Gefäß in den Geweberaum führt.
Durch die vermehrte Ansammlung von Flüssigkeit im Gewebe schwillt es an (Ödem). Diese exsudierte Gewebeflüssigkeit enthält verschiedene antimikrobielle Mediatoren aus dem Plasma wie Komplement, Lysozym, Antikörper, die Mikroben sofort schädigen können und die Mikroben in Vorbereitung auf die Zellphase opsonisieren. Handelt es sich bei dem entzündlichen Reiz um eine Risswunde, können exsudierte Blutplättchen, Gerinnungsmittel, Plasmin und Kinine den Wundbereich verklumpen und in erster Linie für Blutstillung sorgen. Diese Gerinnungsmediatoren bieten auch einen strukturellen Inszenierungsrahmen an der entzündlichen Gewebestelle in Form eines Fibringitters - ebenso wie Baugerüste auf einer Baustelle - zur Unterstützung des phagozytischen Débridements und der späteren Wundheilung. Ein Teil der ausgeschiedenen Gewebsflüssigkeit wird ebenfalls durch Lymphgefäße in die regionalen Lymphknoten geleitet, wodurch Bakterien mitgerissen werden, um die Erkennungs- und Angriffsphase des adaptiven Immunsystems einzuleiten. Die akute Entzündung ist gekennzeichnet durch ausgeprägte Gefäßveränderungen, einschließlich Vasodilatation, erhöhte Permeabilität und erhöhte Durchblutung, die durch die Wirkung verschiedener Entzündungsmediatoren hervorgerufen werden. Die Vasodilatation tritt zuerst auf der Ebene der Arteriole auf und führt zu einer Nettozunahme der vorhandenen Blutmenge, was die Rötung und die Hitze der Entzündung verursacht. Die erhöhte Permeabilität der Gefäße führt zu einer Bewegung des Plasmas in das Gewebe und damit zu einer Stauung aufgrund der erhöhten Konzentration der Zellen im Blut - ein Zustand, der durch vergrößerte, mit Zellen gefüllte Gefäße gekennzeichnet ist. Die Stase ermöglicht es den Leukozyten, sich entlang des Endothels zu bewegen, ein Prozess, der für ihre Rekrutierung in das Gewebe entscheidend ist. Normal fließendes Blut verhindert dies, da die Scherkraft entlang der Gefäßperipherie die Zellen im Blut in die Gefäßmitte bewegt.
Plasma-Kaskadensysteme
Das Komplementsystem erzeugt bei Aktivierung eine Kaskade von chemischen Reaktionen, die die Opsonisierung, Chemotaxis und Agglutination fördert und den MAC erzeugt.
Das Kinin-System erzeugt Proteine, die in der Lage sind, die Vasodilatation und andere physikalische Entzündungseffekte zu unterstützen.
Das Gerinnungssystem oder die Gerinnungskaskade, die ein Schutzprotein-Netz über Verletzungsstellen bildet.
Das Fibrinolysesystem, das im Gegensatz zum Gerinnungssystem wirkt, um die Gerinnung auszugleichen und mehrere andere Entzündungsmediatoren zu erzeugen.
Von Plasma abgeleitete Mediatoren
Name
Produziert von
Beschreibung
Bradykinin
Kinin-System
Ein vasoaktives Protein, das in der Lage ist, eine Vasodilatation zu induzieren, die Gefäßdurchlässigkeit zu erhöhen, eine glatte Muskelkontraktion zu verursachen und Schmerzen zu verursachen.
C3
Ergänzungssystem
Spalten zur Herstellung von C3a und C3b. C3a stimuliert die Histaminfreisetzung durch Mastzellen und erzeugt dadurch eine Vasodilatation. C3b kann sich an bakterielle Zellwände binden und als Opsonin wirken, das den Eindringling als Ziel für die Phagozytose markiert.
C5a
Ergänzungssystem
Stimuliert die Histaminfreisetzung durch Mastzellen und erzeugt dadurch eine Vasodilatation. Es ist auch in der Lage, als Chemoattraktionsmittel zu wirken, um Zellen über die Chemotaxis an den Ort der Entzündung zu leiten.
Faktor XII(Hageman-Faktor)
Leber
Ein Protein, das inaktiv zirkuliert, bis es durch Kollagen, Thrombozyten oder freiliegende Basalmembranen durch Konformationsänderung aktiviert wird. Wenn es aktiviert wird, kann es wiederum drei an der Entzündung beteiligte Plasmasysteme aktivieren: das Kinin-System, das Fibrinolysesystem und das Koagulationssystem.
Membran-Angriffskomplex
Ergänzungssystem
Komplex der Komplementproteine C5b, C6, C7, C8 und mehrerer Einheiten von C9. Die Kombination und Aktivierung dieser Reihe von Komplementproteinen bildet den Membranangriffskomplex, der in bakterielle Zellwände eindringen kann und eine Zelllyse mit anschließendem bakteriellen Tod bewirkt.
Plasmin
Fibrinolyse-System
Kann Fibringerinnsel abbauen, Komplementprotein C3 spalten und Faktor XII aktivieren.
Thrombin
Koagulationssystem
Spaltet das lösliche Plasmaprotein Fibrinogen zu unlöslichem Fibrin, das sich zu einem Blutgerinnsel aggregiert. Thrombin kann auch über den PAR1-Rezeptor an Zellen binden, um mehrere andere Entzündungsreaktionen auszulösen, wie die Produktion von Chemokinen und Stickstoffmonoxid.
Zelluläre Komponente
Die zelluläre Komponente besteht aus Leukozyten, die sich normalerweise im Blut befinden und über Paravasate in das entzündete Gewebe eindringen müssen, um die Entzündung zu unterstützen. Einige fungieren als Phagozyten, die Bakterien, Viren und Zelltrümmer aufnehmen. Andere setzen enzymatische Granulate frei, die pathogene Eindringlinge schädigen. Leukozyten setzen auch Entzündungsmediatoren frei, die die Entzündungsreaktion entwickeln und aufrechterhalten. Im Allgemeinen wird die akute Entzündung durch Granulozyten vermittelt, während die chronische Entzündung durch mononukleäre Zellen wie Monozyten und Lymphozyten vermittelt wird.
Leukozytenparavasation
Verschiedene Leukozyten, insbesondere Neutrophilen, sind maßgeblich an der Auslösung und Aufrechterhaltung von Entzündungen beteiligt. Diese Zellen müssen in der Lage sein, sich von ihrem gewohnten Ort im Blut zum Ort der Verletzung zu bewegen, daher existieren Mechanismen, um Leukozyten zu rekrutieren und an den entsprechenden Ort zu leiten. Der Prozess der Leukozytenbewegung vom Blut zum Gewebe durch die Blutgefäße wird als Paravasation bezeichnet und kann in mehrere Schritte unterteilt werden:
Leukozytenrand und endotheliale Adhäsion: Die weißen Blutkörperchen in den meist zentral gelegenen Gefäßen bewegen sich peripher zu den Gefäßwänden. Aktivierte Makrophagen im Gewebe setzen Zytokine wie IL-1 und TNFα frei, was wiederum zur Produktion von Chemokinen führt, die an Proteoglykane binden und im entzündeten Gewebe und entlang der Endothelwand einen Gradienten bilden. Entzündliche Zytokine induzieren die sofortige Expression von P-Selektin auf Endothelzelloberflächen und P-Selektin bindet schwach an Kohlenhydratliganden auf der Oberfläche von Leukozyten und veranlasst sie, sich entlang der Endotheloberfläche zu "rollen", wenn Bindungen hergestellt und gebrochen werden. Aus geschädigten Zellen freigesetzte Zytokine induzieren die Expression von E-Selektin auf Endothelzellen, das ähnlich wie P-Selektin funktioniert. Zytokine induzieren auch die Expression von Integrinliganden wie ICAM-1 und VCAM-1 auf Endothelzellen, die die Adhäsion vermitteln und die Leukozyten weiter verlangsamen. Diese schwach gebundenen Leukozyten können sich frei lösen, wenn sie nicht durch Chemokine aktiviert werden, die im verletzten Gewebe nach der Signaltransduktion über entsprechende G-Protein-gekoppelte Rezeptoren gebildet werden, die Integrine auf der Leukozytenoberfläche für eine feste Adhäsion aktivieren. Diese Aktivierung erhöht die Affinität der gebundenen Integrinrezeptoren für ICAM-1 und VCAM-1 auf der Endothelzelloberfläche und bindet die Leukozyten fest an das Endothel.
Migration über das Endothel, die so genannte Transmigration, durch den Prozess der Diapedese: Chemokin-Gradienten stimulieren die anhaftenden Leukozyten, sich zwischen benachbarten Endothelzellen zu bewegen. Die Endothelzellen ziehen sich zurück und die Leukozyten gelangen über Adhäsionsmoleküle wie ICAM-1 durch die Basalmembran in das umgebende Gewebe.
Bewegung von Leukozyten im Gewebe über die Chemotaxis: Leukozyten, die das Gewebe-Interstitium erreichen, binden über exprimierte Integrine und CD44 an extrazelluläre Matrixproteine, um zu verhindern, dass sie die Stelle verlassen. Verschiedene Moleküle verhalten sich als Chemoattraktanten, zum Beispiel C3a oder C5, und bewirken, dass sich die Leukozyten entlang eines chemotaktischen Gradienten zur Entzündungsquelle bewegen.
Phagozytose
Extravasierte Neutrophile in der Zellphase kommen mit Mikroben am entzündeten Gewebe in Kontakt. Phagozyten exprimieren endocytische Mustererkennungsrezeptoren (PRRs), die Affinität und Wirksamkeit gegen unspezifische mikrobenassoziierte molekulare Muster (PAMPs) aufweisen. Die meisten PAMPs, die an endocytische PRRs binden und Phagozytose auslösen, sind Zellwandkomponenten, darunter komplexe Kohlenhydrate wie Mannane und β-Glucane, Lipopolysaccharide (LPS), Peptidoglycane und Oberflächenproteine. Endozytische PRRs auf Phagozyten spiegeln diese molekularen Muster wider, wobei C-Typ-Lectin-Rezeptoren an Mannane und β-Glucane binden und Scavenger-Rezeptoren an LPS binden.
Bei der endocytischen PRR-Bindung erfolgt die Aktin-Myosin-Zytoskelettumlagerung neben der Plasmamembran so, dass die den PRR-PAMP-Komplex enthaltende Plasmamembran und die Mikrobe endocytosiert werden. Phosphatidylinositol und Vps34-Vps15-Beclin1-Signalwege wurden für den Transport des endocytosierten Phagosoms zu intrazellulären Lysosomen verwendet, wo die Fusion von Phagosom und Lysosom ein Phagolysosom erzeugt. Die reaktiven Sauerstoffspezies, Superoxide und Hypochloritbleiche innerhalb der Phagolysosomen töten dann Mikroben innerhalb der Phagozyten ab.
Die phagozytische Wirksamkeit kann durch Opsonierung erhöht werden. Plasma-abgeleitetes Komplement C3b und Antikörper, die während der vaskulären Phase in das entzündete Gewebe eindringen, binden und beschichten die mikrobiellen Antigene. Neben endozytären PRRs exprimieren Phagozyten auch die Opsoninrezeptoren Fc-Rezeptor und Komplementrezeptor 1 (CR1), die an Antikörper bzw. C3b binden. Die Co-Stimulation von endocytischer PRR und Opsonin-Rezeptor erhöht die Wirksamkeit des phagozytischen Prozesses und verbessert die lysosomale Elimination des Infektionserregers.
Von Zellen abgeleitete Mediatoren
Name
Typ
Quelle
Beschreibung
Lysosomen-Granulat
Enzyme
Granulozyten
Diese Zellen enthalten eine Vielzahl von Enzymen, die eine Reihe von Funktionen erfüllen. Granulate können je nach Inhalt als spezifisch oder azurophil eingestuft werden und sind in der Lage, eine Reihe von Substanzen abzubauen, von denen einige Plasmaproteine sein können, die es diesen Enzymen ermöglichen, als Entzündungsmediatoren zu wirken.
Histamin
Monoamin
Mastzellen und Basophile
In vorgeformten Granulaten gelagert, wird Histamin als Reaktion auf eine Reihe von Reizen freigesetzt. Es verursacht Arteriole Dilatation, erhöhte venöse Permeabilität und eine Vielzahl von organspezifischen Effekten.
IFN-γ
Zytokin
T-Zellen, NK-Zellen
Antivirale, immunregulatorische und antitumorale Eigenschaften. Dieses Interferon wurde ursprünglich Makrophage-aktivierender Faktor genannt und ist besonders wichtig für die Aufrechterhaltung der chronischen Entzündung.
IL-8
Chemokin
Hauptsächlich Makrophagen
Aktivierung und Chemoattraktion von Neutrophilen, mit schwacher Wirkung auf Monozyten und Eosinophile.
Leukotrien B4
Eicosanoid
Leukozyten, Krebszellen
Kann die Leukozytenadhäsion und -aktivierung vermitteln, so dass sie sich an das Endothel binden und darüber wandern können. In Neutrophilen ist es auch ein potenter Chemoattraktant und kann die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies und die Freisetzung von lysosomalen Enzymen durch diese Zellen induzieren.
LTC4, LTD4
Eicosanoid
Eosinophile, Mastzellen, Makrophagen
Diese drei Cystein-haltigen Leukotriene kontrahieren die Atemwege, erhöhen die mikrovaskuläre Durchlässigkeit, stimulieren die Schleimsekretion und fördern eosinophile Entzündungen in Lunge, Haut, Nase, Auge und anderen Geweben.
5-Oxo-eicosatetraensäure
Eicosanoid
Leukozyten, Krebszellen
Potent Stimulator der neutrophilen Chemotaxis, Lysosomen-Enzym-Freisetzung und Bildung reaktiver Sauerstoffspezies; Monozyten-Chemotaxis; und mit noch größerer Potenz eosinophile Chemotaxis, Lysosomen-Enzym-Freisetzung und Bildung reaktiver Sauerstoffspezies.
5-HETE
Eicosanoid
Leukozyten
Metabolischer Vorläufer der 5-Oxo-eicosatetraensäure, es ist ein weniger potenter Stimulator der neutrophilen Chemotaxis, der Lysosomenenzymfreisetzung und der Bildung reaktiver Sauerstoffspezies, der Monozytenchemotaxis und der eosinophilen Chemotaxis, der Lysosomenenzymfreisetzung und der Bildung reaktiver Sauerstoffspezies.
Prostaglandine
Eicosanoid
Mastzellen
Eine Gruppe von Lipiden, die Vasodilatation, Fieber und Schmerzen verursachen können.
Stickoxid
Lösliches Gas
Makrophagen, Endothelzellen, einige Neuronen
Starker Vasodilatator, entspannt die glatte Muskulatur, reduziert die Thrombozytenaggregation, unterstützt die Leukozytenrekrutierung, direkte antimikrobielle Aktivität in hohen Konzentrationen.
TNF-α und IL-1
Zytokine
Hauptsächlich Makrophagen
Beide beeinflussen eine Vielzahl von Zellen, um viele ähnliche Entzündungsreaktionen auszulösen: Fieber, Produktion von Zytokinen, endotheliale Genregulation, Chemotaxis, Leukozytenanhaftung, Aktivierung von Fibroblasten. Verantwortlich für die systemischen Auswirkungen von Entzündungen, wie Appetitlosigkeit und erhöhte Herzfrequenz. TNF-α hemmt die Osteoblastendifferenzierung.
Tryptase
Enzyme
Mastzellen
Diese Serinprotease wird vermutlich ausschließlich in Mastzellen gespeichert und zusammen mit Histamin bei der Aktivierung der Mastzellen ausgeschieden.
Morphologische Muster
Spezifische Muster von akuten und chronischen Entzündungen treten in bestimmten Situationen im Körper auf, z.B. wenn eine Entzündung auf einer epithelialen Oberfläche auftritt oder pyogene Bakterien beteiligt sind.
Granulomatöse Entzündung: Charakterisiert durch die Bildung von Granulomen, sind sie das Ergebnis einer begrenzten, aber vielfältigen Anzahl von Krankheiten, zu denen unter anderem Tuberkulose, Lepra, Sarkoidose und Syphilis gehören.
Fibrinöse Entzündung: Entzündungen, die zu einer starken Erhöhung der Gefäßdurchlässigkeit führen, lassen Fibrin die Blutgefäße passieren. Bei Vorliegen eines geeigneten prokoagulativen Reizes, wie z.B. Krebszellen, wird ein fibrinöses Exsudat abgelagert. Dies ist häufig in serösen Hohlräumen zu beobachten, wo die Umwandlung von fibrinösem Exsudat in eine Narbe zwischen serösen Membranen auftreten kann, was deren Funktion einschränkt. Die Ablagerung bildet manchmal eine Pseudomembranschicht. Bei einer Darmentzündung (Pseudomembranöse Kolitis) können sich pseudomembranöse Schläuche bilden.
Eitrige Entzündung: Entzündung, die zu einer großen Menge Eiter führt, die aus Neutrophilen, toten Zellen und Flüssigkeit besteht. Eine Infektion durch pyogene Bakterien wie Staphylokokken ist charakteristisch für diese Art der Entzündung. Große, lokalisierte Eiteransammlungen, die von umliegenden Geweben umschlossen sind, werden Abszesse genannt.
Schwere Entzündung: Gekennzeichnet durch den ausgiebigen Erguss von nichtviskoser seröser Flüssigkeit, die üblicherweise von Mesothelzellen seröser Membranen produziert wird, aber aus Blutplasma gewonnen werden kann. Hautblasen veranschaulichen dieses Entzündungsmuster.
Ulzerative Entzündung: Eine Entzündung in der Nähe eines Epithels kann zum nekrotischen Verlust von Gewebe von der Oberfläche führen und die unteren Schichten freilegen. Die anschließende Ausgrabung im Epithel wird als Ulkus bezeichnet.
Entzündliche Erkrankungen
Entzündliche Anomalien sind eine große Gruppe von Erkrankungen, die einer Vielzahl von menschlichen Erkrankungen zugrunde liegen. Das Immunsystem ist häufig an entzündlichen Erkrankungen beteiligt, die sowohl bei allergischen Reaktionen als auch bei einigen Myopathien auftreten können. Zu den nicht-immunen Erkrankungen, die ihren Ursprung in entzündlichen Prozessen haben, gehören Krebs, Atherosklerose und ischämische Herzerkrankungen. Beispiele für Erkrankungen im Zusammenhang mit Entzündungen sind:
Die Atherosklerose, die früher als fadenscheinige Lipidspeicherkrankheit galt, ist mit einer anhaltenden Entzündungsreaktion verbunden. Jüngste Fortschritte in der Grundlagenforschung haben eine grundlegende Rolle für die Entzündung bei der Vermittlung aller Stadien dieser Erkrankung von der Einleitung bis zur Progression und schließlich die thrombotischen Komplikationen der Atherosklerose. Diese neuen Erkenntnisse liefern wichtige Zusammenhänge zwischen Risikofaktoren und den Mechanismen der Atherogenese. Klinische Studien haben gezeigt, dass diese neue Biologie der Entzündung bei Atherosklerose direkt auf den Menschen zutrifft.
Die Erhöhung der Entzündungsmarker sagt die Ergebnisse von Patienten mit akuten Koronarsyndromen voraus, unabhängig von Herzmuskelschäden. Darüber hinaus, Low-grade chronische Entzündung, wie sie durch die Höhe der entzündlichen Marker C-reaktives Protein, prospektiv definiert Risiko von atherosklerotischen Komplikationen, so dass die prognostische Informationen, die von traditionellen Risikofaktoren. Darüber hinaus begrenzen bestimmte Behandlungen, die das koronare Risiko reduzieren, auch die Entzündung. Im Falle einer Lipidsenkung mit Statinen scheint diese entzündungshemmende Wirkung nicht mit einer Verringerung des Lipoproteinspiegels niedriger Dichte zu korrelieren. Diese neuen Erkenntnisse zur Entzündung bei Atherosklerose erhöhen nicht nur unser Verständnis dieser Krankheit, sondern haben auch praktische klinische Anwendungen in der Risikostratifizierung und zielgerichteten Therapie dieser weltweit immer wichtiger werdenden Geißel.
Allergie als Auslöser für Entzündung
Eine allergische Reaktion, formal bekannt als Typ-1-Überempfindlichkeit, ist das Ergebnis einer unangemessenen Immunantwort, die Entzündung, Vasodilatation und Nervenreizung auslöst. Ein häufiges Beispiel ist der Heuschnupfen, der durch eine überempfindliche Reaktion der Mastzellen auf Allergene verursacht wird. Vorsensibilisierte Mastzellen reagieren, indem sie vasoaktive Chemikalien wie Histamin degranulieren und freisetzen. Diese Chemikalien verbreiten eine übermäßige Entzündungsreaktion, die durch Gefäßerweiterung, Produktion von pro-inflammatorischen Molekülen, Zytokinfreisetzung und Rekrutierung von Leukozyten gekennzeichnet ist. Schwere Entzündungsreaktionen können zu einer systemischen Reaktion reifen, die als Anaphylaxie bezeichnet wird.
Myopathien
Entzündliche Myopathien werden durch das Immunsystem verursacht, das unsachgemäß Muskelbestandteile angreift, was zu Anzeichen von Muskelentzündungen führt. Sie können in Verbindung mit anderen Immunerkrankungen, wie z.B. systemischer Sklerose, auftreten und umfassen Dermatomyositis, Polymyositis und Einschlusskörper-Myositis.
Leukozytendefekte
Aufgrund der zentralen Rolle der Leukozyten bei der Entstehung und Ausbreitung von Entzündungen führen Defekte in der Leukozytenfunktion häufig zu einer verminderten Fähigkeit zur Entzündungsabwehr mit anschließender Infektanfälligkeit. Dysfunktionelle Leukozyten können aufgrund von Oberflächenrezeptormutationen, Verdauungsbakterien (Chédiak-Higashi-Syndrom) oder Mikrobiziden (chronische Granulomatose) nicht richtig an Blutgefäße binden. Darüber hinaus können Erkrankungen des Knochenmarks zu abnormalen oder wenigen Leukozyten führen.
Pharmakologische
Bestimmte Medikamente oder exogene chemische Verbindungen sind als entzündungshemmend bekannt. Vitamin-A-Mangel verursacht eine Zunahme der Entzündungsreaktionen, und entzündungshemmende Medikamente wirken gezielt durch Hemmung der Enzyme, die entzündliche Eicosanoide produzieren. Bestimmte illegale Drogen wie Kokain und Ecstasy können einige ihrer schädlichen Wirkungen entfalten, indem sie Transkriptionsfaktoren aktivieren, die eng mit Entzündungen verbunden sind (z.B. NF-κB).
Krebs
Die Entzündung orchestriert die Mikroumgebung um Tumore herum und trägt zur Proliferation, zum Überleben und zur Migration bei. Krebszellen nutzen Selektine, Chemokine und ihre Rezeptoren für Invasion, Migration und Metastasierung. Andererseits tragen viele Zellen des Immunsystems zur Krebsimmunologie bei und unterdrücken den Krebs.
Molekulare Schnittmenge zwischen Rezeptoren von Steroidhormonen, die wichtige Auswirkungen auf die zelluläre Entwicklung haben, und Transkriptionsfaktoren, die eine Schlüsselrolle bei Entzündungen spielen, wie NF-κB, können einige der kritischsten Effekte von Entzündungsreizen auf Krebszellen vermitteln. Diese Fähigkeit eines Entzündungsmediators, die Wirkung von Steroidhormonen in Zellen zu beeinflussen, ist einerseits sehr wahrscheinlich, die Karzinogenese zu beeinflussen; andererseits kann diese Interaktion aufgrund des modularen Charakters vieler Steroidhormonrezeptoren Möglichkeiten bieten, die Krebsprogression zu beeinflussen, indem sie auf eine bestimmte Proteindomäne in einem bestimmten Zelltyp abzielt. Ein solcher Ansatz kann Nebenwirkungen begrenzen, die nichts mit dem Tumor zu tun haben, und dazu beitragen, wichtige homöostatische Funktionen und Entwicklungsprozesse im Organismus zu erhalten.
Nach einem Rückblick auf das Jahr 2009 deuten aktuelle Daten darauf hin, dass krebsbedingte Entzündungen (CRI) zu einer Anhäufung von zufälligen genetischen Veränderungen in Krebszellen führen können.
Bedeutung der Entzündung bei Krebs
Im Jahre 1863 stellte Rudolf Virchow die Hypothese auf, dass die Entstehung von Krebs an Orten mit chronischen Entzündungen stattfand. Gegenwärtig wird geschätzt, dass chronische Entzündungen zu etwa 15 bis 25 % der menschlichen Krebserkrankungen beitragen.
Mediatoren und DNA-Schäden bei Krebs
Ein Entzündungsmediator ist ein Botenstoff, der auf Blutgefäße und/oder Zellen wirkt, um eine Entzündungsreaktion zu fördern. Entzündliche Mediatoren, die zur Neoplasie beitragen, sind Prostaglandine, entzündliche Zytokine wie IL-1β, TNF-α, IL-6 und IL-15 und Chemokine wie IL-8 und GRO-alpha. Diese und andere Entzündungsmediatoren orchestrieren eine Umgebung, die die Proliferation und das Überleben fördert. Entzündungen verursachen auch DNA-Schäden durch die Induktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) durch verschiedene intrazelluläre Entzündungsmediatoren. Darüber hinaus verursachen Leukozyten und andere phagozytäre Zellen, die an der Entzündungsstelle angezogen werden, DNA-Schäden in proliferierenden Zellen durch ihre Bildung von ROS und reaktiven Stickstoffspezies (RNS). ROS und RNS werden normalerweise von diesen Zellen produziert, um Infektionen zu bekämpfen. ROS, allein, verursachen mehr als 20 Arten von DNA-Schäden. Oxidative DNA-Schäden verursachen sowohl Mutationen als auch epigenetische Veränderungen. RNS verursachen auch mutagene DNA-Schäden. Eine normale Zelle kann sich einer Karzinogenese unterziehen, um eine Krebszelle zu werden, wenn sie während langer Zeiträume chronischer Entzündungen häufig DNA-Schäden ausgesetzt ist. DNA-Schäden können durch ungenaue Reparatur genetische Mutationen hervorrufen. Außerdem können Fehler im DNA-Reparaturprozess zu epigenetischen Veränderungen führen. Mutationen und epigenetische Veränderungen, die sich replizieren und einen selektiven Vorteil bei der somatischen Zellproliferation bieten, können krebserregend sein.
Genomweite Analysen des menschlichen Krebsgewebes zeigen, dass eine einzelne typische Krebszelle etwa 100 Mutationen in kodierenden Regionen aufweisen kann, von denen 10-20 "Treibermutationen" zur Krebsentstehung beitragen. Chronische Entzündungen verursachen aber auch epigenetische Veränderungen wie DNA-Methylierungen, die häufig häufiger auftreten als Mutationen. Typischerweise werden mehrere hundert bis tausend Gene in einer Krebszelle methyliert (siehe DNA-Methylierung bei Krebs). Stellen mit oxidativen Schäden im Chromatin können Komplexe rekrutieren, die DNA-Methyltransferasen (DNMTs), eine Histon-Deacetylase (SIRT1) und eine Histon-Methyltransferase (EZH2) enthalten und so die DNA-Methylierung induzieren. Die DNA-Methylierung einer CpG-Insel in einer Promotor-Region kann zur Stillegung ihres nachgelagerten Gens führen (siehe CpG-Site und Regulation der Transkription bei Krebs). Insbesondere DNA-Reparaturgene werden häufig durch Methylierung bei verschiedenen Krebsarten inaktiviert (siehe Hypermethylierung von DNA-Reparaturgenen bei Krebs).
In einem Bericht von 2018 wurde die relative Bedeutung von Mutationen und epigenetischen Veränderungen bei der Progression zu zwei verschiedenen Krebsarten bewertet. Dieser Bericht zeigte, dass epigenetische Veränderungen viel wichtiger waren als Mutationen bei der Entstehung von Magenkrebs (im Zusammenhang mit Entzündungen). Allerdings waren Mutationen und epigenetische Veränderungen bei der Entstehung von Plattenepithelkarzinomen der Speiseröhre (in Verbindung mit Tabakchemikalien und Acetaldehyd, einem Produkt des Alkoholstoffwechsels) von etwa gleicher Bedeutung.
HIV und AIDS
Es ist seit langem bekannt, dass eine Infektion mit HIV nicht nur durch die Entwicklung einer tiefen Immunschwäche, sondern auch durch eine anhaltende Entzündung und Immunaktivierung gekennzeichnet ist. Ein wesentlicher Beweis dafür ist die chronische Entzündung als kritischer Treiber von Immundysfunktion, vorzeitigem Auftreten von altersbedingten Krankheiten und Immunschwäche.
Viele betrachten die HIV-Infektion heute nicht nur als eine sich entwickelnde virusinduzierte Immunschwäche, sondern auch als chronisch entzündliche Erkrankung. Auch nach der Einführung einer wirksamen antiretroviralen Therapie (ART) und der wirksamen Unterdrückung der Virämie bei HIV-Infizierten bleibt die chronische Entzündung bestehen.
Tierversuche unterstützen auch den Zusammenhang zwischen Immunaktivierung und fortschreitender zellulärer Immunschwäche: Die SIVsm-Infektion ihrer natürlichen nichtmenschlichen Primatenwirte, der rußigen Mangabey, verursacht eine hochgradige Virusreplikation, aber nur begrenzte Hinweise auf eine Erkrankung. Dieser Mangel an Pathogenität geht einher mit einem Mangel an Entzündung, Immunaktivierung und Zellproliferation. Im Gegensatz dazu produziert die experimentelle SIVsm-Infektion von Rhesus macaque eine Immunaktivierung und eine AIDS-ähnliche Erkrankung mit vielen Parallelen zur menschlichen HIV-Infektion. Abgrenzung, wie CD4 T Zellen verbraucht werden und wie chronische Entzündung und immune Aktivierung verursacht werden, liegt am Herzen des Verstehens der HIV Pathogenese - eine der oberen Prioritäten für HIV Forschung durch das Büro der AIDS Forschung, nationale Institute der Gesundheit. Neuere Studien haben gezeigt, dass die Caspase-1-vermittelte Pyroptose, eine hoch entzündliche Form des programmierten Zelltods, die CD4-T-Zellverarmung und Entzündung durch HIV verursacht. Dies sind die beiden wichtigsten Ereignisse, die das Fortschreiten der HIV-Krankheit zu AIDS vorantreiben. Pyroptose scheint einen pathogenen Teufelskreis zu erzeugen, in dem sterbende CD4-T-Zellen und andere Immunzellen (einschließlich Makrophagen und Neutrophile) entzündliche Signale freisetzen, die mehr Zellen in das infizierte lymphatische Gewebe rekrutieren, um zu sterben. Der Feed-Forward-Charakter dieser Entzündungsreaktion führt zu chronischen Entzündungen und Gewebeschäden. Die Identifizierung der Pyroptose als der vorherrschende Mechanismus, der CD4-T-Zellabbau und chronische Entzündungen verursacht, bietet neue therapeutische Möglichkeiten, nämlich Caspase-1, das den pyroptotischen Weg steuert. In diesem Zusammenhang können die Pyroptose von CD4-T-Zellen und die Sekretion von pro-inflammatorischen Zytokinen wie IL-1β und IL-18 in HIV-infizierten humanen lymphatischen Geweben durch Zusatz des Caspase-1-Inhibitors VX-765 blockiert werden, der sich bereits in klinischen Phase-II-Studien am Menschen als sicher und gut verträglich erwiesen hat. Diese Erkenntnisse könnten die Entwicklung einer völlig neuen Klasse von "Anti-AIDS"-Therapien vorantreiben, die auf den Wirt und nicht auf das Virus abzielen. Solche Mittel würden mit ziemlicher Sicherheit in Kombination mit ART eingesetzt werden. Durch die Förderung der "Toleranz" des Virus, anstatt seine Replikation zu unterdrücken, können VX-765 oder verwandte Medikamente die evolutionären Lösungen nachahmen, die in mehreren Affenwirten (z.B. dem rußigen Mangabey) vorkommen, die mit artspezifischen Lentiviren infiziert sind, die zu einem Mangel an Krankheit, keinem Rückgang der CD4-T-Zellzahlen und keiner chronischen Entzündung geführt haben.
Auflösung der Entzündung
Die Entzündungsreaktion muss aktiv beendet werden, wenn sie nicht mehr benötigt wird, um unnötige "Zuschauer"-Schäden am Gewebe zu vermeiden. Andernfalls kommt es zu einer chronischen Entzündung und Zellzerstörung. Die Auflösung der Entzündung erfolgt durch verschiedene Mechanismen in verschiedenen Geweben.
Zu den Mechanismen, die dazu dienen, Entzündungen zu beenden, gehören:
Kurze Halbwertszeit der Entzündungsmediatoren in vivo.
Herstellung und Freisetzung von Transforming Growth Factor (TGF) beta aus Makrophagen
Herstellung und Freisetzung von Interleukin 10 (IL-10)
Herstellung von entzündungshemmenden, spezialisierten Proresolutionsmediatoren, d.h. Lipoxinen, Resolvinen, Maresinen und Neuroprotectinen.
Downregulation von pro-inflammatorischen Molekülen, wie z.B. Leukotriene.
Upregulation von entzündungshemmenden Molekülen wie dem Interleukin-1-Rezeptor-Antagonisten oder dem löslichen Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor (TNFR)
Apoptose pro-inflammatorischer Zellen
Desensibilisierung von Rezeptoren.
Erhöhte Überlebenschancen von Zellen in Entzündungsregionen durch Interaktion mit der extrazellulären Matrix (ECM)
Downregulation der Rezeptoraktivität durch hohe Ligandenkonzentrationen
Die Spaltung von Chemokinen durch Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) kann zur Bildung von entzündungshemmenden Faktoren führen.
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Eine akute Entzündung löst sich in der Regel durch Mechanismen auf, die etwas schwer fassbar geblieben sind. Neue Erkenntnisse deuten nun darauf hin, dass ein aktives, koordiniertes Lösungsprogramm in den ersten Stunden nach Beginn einer Entzündungsreaktion beginnt. Granulozyten fördern nach dem Eintritt in das Gewebe den Wechsel von Arachidonsäure-abgeleiteten Prostaglandinen und Leukotrienen zu Lipoxinen, die die Terminierungssequenz einleiten. Die Rekrutierung von Neutrophilen wird somit eingestellt und der programmierte Tod durch Apoptose eingeleitet. Diese Ereignisse fallen mit der Biosynthese von mehrfach ungesättigten Omega-3-Fettsäuren von Resolvinen und Proteinen zusammen, die die Dauer der Neutrophileninfiltration durch Einleitung der Apoptose entscheidend verkürzen. Infolgedessen durchlaufen apoptotische Neutrophile eine Phagozytose durch Makrophagen, die zu einer Neutrophilen-Clearance und Freisetzung von entzündungshemmenden und reparativen Zytokinen wie dem transformierenden Wachstumsfaktor β führt. Das entzündungshemmende Programm endet mit der Abreise der Makrophagen durch die Lymphgefäße.
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Verbindung zur Depression
Es gibt Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Entzündung und Depression. Entzündliche Prozesse können durch negative Erkenntnisse oder deren Folgen wie Stress, Gewalt oder Deprivation ausgelöst werden. So können negative Erkenntnisse zu Entzündungen führen, die wiederum zu Depressionen führen können. Zudem mehren sich die Hinweise, dass Entzündungen durch die Zunahme von Zytokinen zu Depressionen führen und das Gehirn in einen "Krankheitsmodus" versetzen können. Klassische Symptome einer körperlichen Erkrankung wie Lethargie zeigen eine große Überschneidung von Verhaltensweisen, die Depressionen charakterisieren. Das Niveau der Zytokine steigt während der depressiven Episoden von Menschen mit bipolarer Störung stark an und fällt während der Remission ab. Darüber hinaus wurde in klinischen Studien gezeigt, dass entzündungshemmende Medikamente, die zusätzlich zu Antidepressiva eingenommen werden, nicht nur die Symptome signifikant verbessern, sondern auch den Anteil der Patienten, die positiv auf die Behandlung ansprechen, erhöhen. Entzündungen, die zu schweren Depressionen führen, können durch häufige Infektionen wie Viren, Bakterien oder sogar Parasiten verursacht werden.
Systemische Effekte
Ein infektiöser Organismus kann über den Kreislauf oder das Lymphsystem aus dem unmittelbaren Gewebe austreten und sich dort auf andere Körperteile ausbreiten. Ist ein Organismus nicht durch die Einwirkung einer akuten Entzündung eingedämmt, kann er über nahe gelegene Lymphgefäße in das Lymphsystem gelangen. Eine Infektion der Lymphgefäße wird als Lymphangitis und eine Infektion eines Lymphknotens als Lymphadenitis bezeichnet. Wenn die Lymphknoten nicht alle Krankheitserreger zerstören können, breitet sich die Infektion weiter aus. Ein Erreger kann durch Lymphdrainage in den Blutkreislauf gelangen. Wenn die Entzündung den Wirt überwältigt, wird das systemische Entzündungsreaktionssyndrom diagnostiziert. Bei Infektionen wird der Begriff Sepsis verwendet, wobei die Begriffe bacteremia spezifisch für bakterielle Sepsis und viremia spezifisch für virale Sepsis verwendet werden. Vasodilatation und Organfunktionsstörungen sind schwerwiegende Probleme im Zusammenhang mit einer weit verbreiteten Infektion, die zu septischem Schock und Tod führen kann.
Akutphasen-Proteine
Die Entzündung führt auch zu einem hohen systemischen Gehalt an Proteinen in der Akutphase. Bei akuten Entzündungen erweisen sich diese Proteine als vorteilhaft, bei chronischen Entzündungen können sie jedoch zur Amyloidose beitragen. Zu diesen Proteinen gehören C-reaktives Protein, Serum-Amyloid A und Serum-Amyloid P, die eine Reihe von systemischen Effekten verursachen:
Entzündungen wirken sich oft auf die Anzahl der im Körper vorhandenen Leukozyten aus:
Die Leukozytose tritt häufig bei Entzündungen auf, die durch Infektionen hervorgerufen werden und zu einem starken Anstieg der Leukozytenzahl im Blut führen, insbesondere bei unreifen Zellen. Die Leukozytenzahl steigt in der Regel auf 15.000 bis 20.000 Zellen pro Mikroliter, im Extremfall nähert sie sich jedoch 100.000 Zellen pro Mikroliter. Bakterielle Infektionen führen in der Regel zu einer Zunahme von Neutrophilen, wodurch Neutrophile entstehen, während Krankheiten wie Asthma, Heuschnupfen und Parasitenbefall zu einer Zunahme von Eosinophilen und damit zu Eosinophilie führen.
Leukopenie kann durch bestimmte Infektionen und Krankheiten, einschließlich Virusinfektionen, Rickettsien-Infektionen, einige Protozoen, Tuberkulose und einige Krebserkrankungen verursacht werden.
Systemische Entzündung und Fettleibigkeit
Mit der Entdeckung der Interleukine (IL) entwickelte sich das Konzept der systemischen Entzündung. Obwohl die Prozesse identisch sind mit denen der Gewebeentzündung, ist die systemische Entzündung nicht auf ein bestimmtes Gewebe beschränkt, sondern betrifft das Endothel und andere Organsysteme. Chronische Entzündungen sind bei Adipositas weit verbreitet. Die fettleibigen haben gewöhnlich viele erhöhte Marker der Entzündung, einschließlich:
IL-6 (Interleukin-6)
IL-8 (Interleukin-8)
IL-18 (Interleukin-18)
TNF-α (Tumor-Nekrose-Faktor-alpha)
CRP (C-reaktives Protein)
Insulin
Blutzucker
Leptin
Eine minderwertige chronische Entzündung ist durch einen zwei- bis dreifachen Anstieg der systemischen Konzentrationen von Zytokinen wie TNF-α, IL-6 und CRP gekennzeichnet. Der Taillenumfang korreliert signifikant mit der systemischen Entzündungsreaktion. Ein vorherrschender Faktor in diesem Zusammenhang ist die durch Adipositas ausgelöste Autoimmunreaktion, bei der Immunzellen Fettablagerungen mit Eindringlingen verwechseln können. Der Körper greift Fett an wie Bakterien und Pilze. Wenn expandierte Fettzellen auslaufen oder aufbrechen, mobilisieren Makrophagen zur Reinigung und Einbettung in das Fettgewebe. Dann setzen Makrophagen entzündliche Chemikalien frei, darunter TNF-α und IL-6. Die Hauptaufgabe von TNF besteht darin, die Immunzellen zu regulieren und Entzündungen auszulösen. Weiße Blutkörperchen helfen dann, indem sie mehr Zytokine freisetzen. Diese Verbindung zwischen Adipositas und Entzündung hat gezeigt, dass 10-35% von IL-6 in einem ruhenden Individuum produziert werden, und diese Produktion steigt mit zunehmender Adipositas. Der Verlust von weißem Fettgewebe reduziert den Gehalt an Entzündungsmarkern.
Der Zusammenhang von systemischer Entzündung mit Insulinresistenz und Atherosklerose ist Gegenstand intensiver Forschung. In den adipösen Mausmodellen werden entzündungs- und makrophagen-spezifische Gene im weißen Fettgewebe (WAT) hochreguliert. Es gab auch Anzeichen für einen dramatischen Anstieg des zirkulierenden Insulinspiegels, der Adipozyten-Lipolyse und der Bildung von mehrkernigen Riesenzellen. Das aus Fett gewonnene Protein Angiopoietin-ähnliches Protein 2 (Angptl2) erhöht sich im Fettgewebe. Höher als der normale Angptl2-Spiegel im Fettgewebe entwickeln sich Entzündungen sowie Insulin- und Leptinresistenz. Gespeicherte Fett-Sekrete leptin, um Sättigung zu signalisieren. Leptin-Resistenz spielt eine Rolle in dem Prozess, in dem der Appetit die Botschaft der Sättigung überlagert. Angptl2 startet dann eine entzündliche Kaskade, die die Blutgefäße umgestaltet und Makrophagen anzieht. Angptl2 ist ein von Adipozyten abgeleiteter Entzündungsmediator, der Fettleibigkeit mit systemischer Insulinresistenz verbindet. Es ist möglich, dass Leptin als Entzündungsmarker spezifisch auf von Adipositas abgeleitete entzündliche Zytokine anspricht. C-reaktives Protein (CRP) wird bei adipösen Menschen auf einem höheren Niveau gebildet. Es erhöht sich, wenn es Entzündungen im ganzen Körper gibt. Eine leichte Erhöhung des CRP erhöht das Risiko von Herzinfarkt, Schlaganfall, Bluthochdruck, Muskelschwäche und Zerbrechlichkeit.
Systemische Entzündung und Überernährung
Hyperglykämie induziert die Produktion von IL-6 aus Endothelzellen und Makrophagen. Mahlzeiten mit hohem Gehalt an gesättigten Fettsäuren sowie kalorienreiche Mahlzeiten wurden mit einem Anstieg der Entzündungsmarker in Verbindung gebracht. Darüber hinaus kann die interstitielle abdominale Adipositas (auch als akkumuliertes intraabdominales Fett bezeichnet) ein Faktor zur Erhöhung des systemischen Risikos für mehrere entzündliche Erkrankungen sein. Obwohl die genauen Mechanismen noch untersucht werden, deutet eine 2010 veröffentlichte Studie darauf hin, dass ein signifikantes Wachstum des Fettgewebes als Reaktion auf übermäßiges Essen eine chronische Entzündungsreaktion hervorrufen kann.
Ergebnisse
Das Ergebnis in einem bestimmten Fall wird durch das Gewebe, in dem die Verletzung aufgetreten ist, und das schädigende Mittel, das sie verursacht, bestimmt. Hier sind die möglichen Folgen einer Entzündung:
Auflösung Die vollständige Wiederherstellung des entzündeten Gewebes in einen normalen Zustand. Entzündliche Maßnahmen wie Vasodilatation, chemische Produktion und Leukozyteninfiltration werden eingestellt und geschädigte Parenchymzellen regenerieren sich. In Situationen, in denen eine begrenzte oder kurzlebige Entzündung aufgetreten ist, ist dies in der Regel die Folge.
Fibrose Große Mengen an Gewebezerstörung oder Schäden im Gewebe, die sich nicht regenerieren können, können vom Körper nicht vollständig regeneriert werden. In diesen Schadensbereichen kommt es zu faserigen Vernarbungen, die eine Narbe bilden, die hauptsächlich aus Kollagen besteht. Die Narbe enthält keine speziellen Strukturen, wie z.B. Parenchymzellen, daher kann es zu Funktionsstörungen kommen.
Abszessbildung Es entsteht ein Hohlraum, der Eiter, eine undurchsichtige Flüssigkeit mit toten weißen Blutkörperchen und Bakterien mit allgemeinen Ablagerungen aus zerstörten Zellen enthält.
Chronische Entzündung Bei einer akuten Entzündung kommt es zu einer chronischen Entzündung, wenn der Schädiger fortbesteht. Dieser Prozess, der durch eine mehrtägige, monatelange oder gar jahrelange Entzündung gekennzeichnet ist, kann zur Bildung einer chronischen Wunde führen. Chronische Entzündungen sind durch das dominierende Vorhandensein von Makrophagen im verletzten Gewebe gekennzeichnet. Diese Zellen sind starke Abwehrstoffe des Körpers, aber die von ihnen freigesetzten Toxine (einschließlich der reaktiven Sauerstoffspezies) sind sowohl für das eigene Gewebe als auch für die Eindringlinge schädlich. Chronische Entzündungen gehen daher fast immer mit einer Gewebszerstörung einher.
Beispiele
Eine Entzündung wird in der Regel durch das Suffix "itis" angezeigt, wie unten gezeigt. Einige Erkrankungen wie Asthma und Lungenentzündung folgen jedoch nicht dieser Konvention. Weitere Beispiele finden Sie in der Liste der Entzündungsarten.
Diät und Entzündung
Der Dietary Inflammatory Index (DII) ist ein Wert (Zahl), der das Potenzial der Ernährung beschreibt, systemische Entzündungen im Körper zu modulieren. Wie gesagt, chronische Entzündungen sind mit den meisten chronischen Krankheiten wie Arthritis, vielen Krebsarten, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, entzündlichen Darmerkrankungen und Diabetes verbunden.
Übungsinduzierte akute Entzündung
Eine akute Entzündung der Muskelzellen, wie sie in der Trainingsphysiologie verstanden wird, kann nach einem induzierten exzentrischen und konzentrischen Muskeltraining auftreten. Die Teilnahme an exzentrischem Training und Konditionierung, einschließlich Widerstandstraining und Aktivitäten, die die exzentrische Verlängerung des Muskels betonen, einschließlich der Abfahrt auf einer mittleren bis hohen Steigung, kann innerhalb von 24 bis 48 Stunden zu erheblichen Schmerzen führen, obwohl die Blutlaktatwerte, von denen früher angenommen wurde, dass sie Muskelkater verursachen, viel höher waren. Dieser verzögerte Muskelkater (DOMS) resultiert aus strukturellen Schäden an den kontraktilen Filamenten und Z-Scheiben, die vor allem bei Marathonläufern festgestellt wurden, deren Muskelfasern nach dem Training und dem Marathonwettkampf erhebliche Schäden an den Muskelfasern aufwiesen. Der Beginn und Zeitpunkt dieser Gradientenschädigung des Muskels entspricht dem Grad der Muskelkater der Läufer.
Z-Scheiben sind der Kontaktpunkt für die kontraktilen Proteine. Sie bieten strukturelle Unterstützung für die Kraftübertragung, wenn Muskelfasern zur Verkürzung aktiviert werden. Bei Marathonläufern und solchen, die das Überlastungsprinzip anwenden, um ihre Muskeln zu stärken, zeigt sich jedoch ein moderates Z-Scheiben-Streaming und eine starke Störung von dicken und dünnen Filamenten in parallelen Gruppen von Sarkomeren als Folge der Kraft exzentrischer Aktionen oder der Dehnung von gestrafften Muskelfasern.
Diese Unterbrechung der Muskelfasern führt dazu, dass die weißen Blutkörperchen nach induziertem Muskelkater zunehmen, was zur Beobachtung der Entzündungsreaktion durch induzierten Muskelkater führt. Erhöhungen in Plasmaenzymen, Myoglobinämie und abnormale Muskelhistologie und Ultrastruktur sind mit Entzündungsreaktionen verbunden. Hohe Spannungen im kontraktil-elastischen System des Muskels führen zu strukturellen Schäden an der Muskelfaser und dem Plasmalemma und dessen Epimysium, Perimysium und/oder Endomysium. Der Mysiumschaden stört die Calcium-Homöostase in verletzten Fasern und Faserbündeln, was zu einer Nekrose führt, die etwa 48 Stunden nach dem Training ihren Höhepunkt erreicht. Die Produkte der Makrophagenaktivität und der intrazellulären Inhalte (wie Histamine, Kinine und K+) sammeln sich außerhalb der Zellen an. Diese Substanzen stimulieren dann freie Nervenenden im Muskel; ein Prozess, der durch exzentrische Übungen akzentuiert erscheint, bei denen große Kräfte über eine relativ kleine Querschnittsfläche des Muskels verteilt werden.
Post-inflammatorisches Muskelwachstum und Reparatur
Es gibt einen bekannten Zusammenhang zwischen Entzündung und Muskelwachstum. Zum Beispiel können hohe Dosen von entzündungshemmenden Medikamenten (z.B. NSAIDs) das Muskelwachstum stumpf machen. Es hat sich gezeigt, dass die Kältetherapie auch das Muskelwachstum negativ beeinflusst. Die Verringerung der Entzündung führt zu einer verminderten Makrophagenaktivität und einem geringeren IGF-1-Spiegel Akute Auswirkungen der Kältetherapie auf die Trainingsanpassung zeigen eine verminderte Proliferation der Satellitenzellen. Langzeiteffekte sind weniger Muskelhypertrophie und eine veränderte Zellstruktur der Muskelfasern.
Es ist weiter theoretisiert worden, dass die akuten lokalisierten entzündlichen Reaktionen auf Muskelkontraktion während der Übung, wie oben beschrieben, ein notwendiger Vorläufer zum Muskelwachstum sind. Als Reaktion auf Muskelkontraktionen löst die akute Entzündungsreaktion den Abbau und die Entfernung von geschädigtem Muskelgewebe aus. Muskeln können Zytokine als Reaktion auf Kontraktionen synthetisieren, so dass die Zytokine Interleukin-1 beta (IL-1β), TNF-α und IL-6 bis zu 5 Tage nach dem Training im Skelettmuskel exprimiert werden.
Insbesondere der Anstieg des IL-6-Spiegels (Interleukin 6), eines Myokins, kann bis zum Hundertfachen des Ruhewertes betragen. Abhängig von Volumen, Intensität und anderen Trainingsfaktoren steigt der IL-6-Anteil in Verbindung mit
Das Training beginnt etwa 4 Stunden nach dem Widerstandstraining und bleibt bis zu 24 Stunden lang erhöht.
Diese akuten Erhöhungen der Zytokine, als Reaktion auf Muskelkontraktionen, helfen, den Prozess der Muskelreparatur und des Muskelwachstums durch Aktivierung von Satellitenzellen innerhalb des entzündeten Muskels einzuleiten. Satellitenzellen sind entscheidend für die Anpassung des Skelettmuskels an das Training. Sie tragen zur Hypertrophie bei, indem sie neue Myonuklei liefern und geschädigte Segmente reifer Myofasern für eine erfolgreiche Regeneration nach verletzungs- oder trainingsbedingten Muskelschäden reparieren; High-Level-Powerlifter können bis zu 100% mehr Satellitenzellen haben als untrainierte Kontrollen.
Eine schnelle und transiente Lokalisation des IL-6-Rezeptors und eine erhöhte IL-6-Expression treten in Satellitenzellen nach Kontraktionen auf. IL-6 vermittelt nachweislich
hypertrophisches Muskelwachstum sowohl in vitro als auch in vivo. Unkonventionelles Training kann IL-6 nach 5 Stunden und nach 8 Tagen um das Sechsfache steigern. Auch ist die Tatsache erklärend, dass NSAIDs Satellitenzellenantwort zur Übung verringern können und dadurch Übung-verursachte Proteinsynthese verringern.
Die Zunahme der Zytokine (Myokine) nach der Widerstandsübung fällt mit der Abnahme des Myostatinspiegels zusammen, einem Protein, das die Differenzierung und das Wachstum der Muskeln hemmt. Die Zytokinreaktion auf Widerstandstraining und mäßige Laufintensität treten unterschiedlich auf, wobei letztere eine längere Reaktion verursacht, besonders bei der 12-24-Stunden-Marke.
Die Entwicklung der Forschung hat gezeigt, dass viele der Vorteile von Bewegung durch die Rolle des Skelettmuskels als endokrines Organ vermittelt werden. Das heißt, Muskelkontraktionen setzen mehrere Substanzen frei, die als Myokine bekannt sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die in der obigen Beschreibung genannten, die das Wachstum von neuem Gewebe, die Gewebereparatur und verschiedene entzündungshemmende Funktionen fördern, was wiederum das Risiko der Entwicklung verschiedener Entzündungskrankheiten verringert. Die neue Ansicht, dass der Muskel ein endokrines Organ ist, verändert unser Verständnis von Trainingsphysiologie und damit von der Rolle der Entzündung bei der Anpassung an Stress.
Chronische Entzündung und Muskelschwund
Sowohl chronische als auch extreme Entzündungen sind mit Störungen anaboler Signale verbunden, die das Muskelwachstum auslösen. Chronische Entzündung ist als Teil der Ursache des Muskelverlustes, der mit dem Altern auftritt, impliziert worden. Erhöhte Proteingehalte von Myostatin wurden bei Patienten mit chronischen, minderwertigen Entzündungen beschrieben. Erhöhte Niveaus von TNF-α können die AKT/mTOR Bahn, eine entscheidende Bahn für das Regulieren der Hypertrophie des skelettartigen Muskels unterdrücken und dadurch Muskelkatabolismus erhöhen. Zytokine können die anabole Wirkung des insulinähnlichen Wachstumsfaktors 1 (IGF-1) bekämpfen. Bei der Sepsis, einem extremen Entzündungszustand des ganzen Körpers, wird die Synthese von myofibrillären und sarkoplasmatischen Proteinen gehemmt, wobei die Hemmung bevorzugt in schnell zuckenden Muskelfasern stattfindet. Sepsis kann auch verhindern, dass Leucin die Muskelproteinsynthese stimuliert. Im Tiermodell verliert mTOR seine Fähigkeit, durch Muskelwachstum stimuliert zu werden, wenn eine Entzündung entsteht.
Körperliche Aktivität als Schutz vor Entzündungen
Regelmäßige körperliche Aktivität soll Entzündungsmarker vermindern, obwohl die Korrelation unvollkommen ist und je nach Trainingsintensität unterschiedliche Ergebnisse zu zeigen scheint. Während sich z.B. die Basismessungen von zirkulierenden Entzündungsmarkern zwischen gesunden trainierten und untrainierten Erwachsenen nicht wesentlich unterscheiden, kann ein Langzeittraining dazu beitragen, chronische Entzündungen zu reduzieren. Andererseits blieben die Werte des entzündungshemmenden Myokins IL-6 (Interleukin 6) nach einer akuten körperlichen Anstrengung bei Patienten mit entzündlichen Erkrankungen im Vergleich zur Wiederherstellung gesunder Kontrollen länger erhöht. Es kann gut sein, dass niedrigintensives Training ruhende pro-inflammatorische Marker (CRP, IL-6) reduzieren kann, während ein Training mittlerer Intensität mildere und weniger etablierte entzündungshemmende Wirkungen hat. Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen erschöpfender Bewegung und chronischen, minderwertigen Entzündungen. Marathonläufe können die IL-6-Werte bis zu 100-mal höher ansetzen als normal und erhöhen die Gesamtzahl der Leukozyten und die Neturophil-Mobilisierung. In Bezug auf die oben genannten, IL-6 war zuvor als ein proinflammatorisches Zytokin eingestuft worden. Folglich wurde es zuerst gedacht, daß die Übung-verursachte Antwort IL-6 auf Muskelschaden bezogen wurde. Es hat sich jedoch gezeigt, dass exzentrische Übungen nicht mit einem größeren Anstieg des IL-6-Plasmas verbunden sind als Übungen mit konzentrischen, "nicht schädlichen" Muskelkontraktionen. Dieser Befund zeigt deutlich, dass Muskelschäden nicht erforderlich sind, um einen Anstieg des IL-6-Plasmas während des Trainings zu provozieren. Tatsächlich kann eine exzentrische Übung zu einem verzögerten Peak und einer viel langsameren Abnahme von Plasma IL-6 während der Genesung führen. Neuere Arbeiten haben gezeigt, dass sich die Signalwege für IL-6 zwischen Myozyten und Makrophagen deutlich unterscheiden. Im Gegensatz zur IL-6-Signalisierung in Makrophagen, die von der Aktivierung des NFκB-Signalweges abhängt, wird die intramuskuläre IL-6-Expression durch ein Netzwerk von Signalkaskaden reguliert, einschließlich der Ca2+/NFAT- und Glykogen/p38-MAPK-Signalwege. So, wenn IL-6 in Monozyten oder Makrophagen signalisiert, erzeugt es eine pro-inflammatorische Reaktion, während IL-6 Aktivierung und Signalisierung im Muskel völlig unabhängig von einer vorhergehenden TNF-Antwort oder NFκB Aktivierung ist und entzündungshemmend wirkt. Mehrere Studien zeigen, dass Entzündungsmarker nach längerfristigen Verhaltensänderungen, die sowohl eine verringerte Energieaufnahme als auch ein regelmäßiges Programm erhöhter körperlicher Aktivität beinhalten, reduziert werden und dass insbesondere IL-6 als Entzündungsmarker fehlgeschlagen ist. Beispielsweise wurde die entzündungshemmende Wirkung von IL-6 nachgewiesen, indem IL-6 die Produktion der klassischen entzündungshemmenden Zytokine IL-1ra und IL-10 stimuliert. So verfolgen Personen, die Bewegung als Mittel zur Behandlung der ursächlichen Faktoren, die einer chronischen Entzündung zugrunde liegen, eine von der aktuellen Forschung stark unterstützte Vorgehensweise, da ein inaktiver Lebensstil stark mit der Entwicklung und dem Fortschreiten multipler Entzündungskrankheiten verbunden ist. Beachten Sie, dass in bestimmten Fällen, wie oben beschrieben, Vorsichtsmaßnahmen in Bezug auf Überanstrengung gelten können, obwohl dies nur selten für die allgemeine Bevölkerung gilt.
Signal-Rausch-Theorie
Angesichts der Tatsache, dass eine lokalisierte akute Entzündung eine notwendige Komponente für das Muskelwachstum ist und dass eine chronische minderwertige Entzündung mit einer Unterbrechung der anabolen Signale verbunden ist, die das Muskelwachstum auslösen, wurde die Theorie aufgestellt, dass ein Signal-Rausch-Modell die Beziehung zwischen Entzündung und Muskelwachstum am besten beschreiben kann. Indem der "Lärm" der chronischen Entzündung auf ein Minimum reduziert wird, signalisiert die lokalisierte akute Entzündungsantwort eine stärkere anabole Reaktion als bei einer höheren chronischen Entzündung.
