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Pyroptose

Synonym: Caspase 1-abhängiger programmierter Zelltod
Englisch: pyroptosis

1 Definition

Die Pyroptose ist eine inflammatorische Variante des programmierten Zelltods. Sie wird besonders nach starken bakteriellen Infektionen aktiviert, um eine schnelle Immunreaktion auszulösen.

2 Mechanismus

In der Pyroptose erkennt die Zelle, dass sie durch ein Pathogen befallen wurde, signalisiert dies nach außen und zerstört sich danach selber. Gelegentlich wird der Mechanismus deshalb mit burning down the house umschrieben.[1] Er ist besonders typisch für Makrophagen. Die Pyroptose verläuft in mehreren Schritten:[2]

  1. Detektion eines Pathogens durch spezifische Rezeptoren
  2. Bildung eines Inflammasoms
  3. Aktivierung der Caspase 1
  4. Prozessierung von Vorstufen der proinflammatorischen Interleukine IL-1α, IL-1β, IL-18
  5. Interleukine werden durch die Zelle freigesetzt.
  6. Caspase-1-Aktivierung führt zur Bildung von spezifischen Poren, durch die Wasser aufgenommen wird - die Zelle beginnt anzuschwellen.
  7. Eine Endonuklease beginnt die DNA zu zerschneiden.
  8. Die Integrität der Plasmamembran wird aufgelöst und Zellbestandteile werden freigesetzt.

3 Aktivierung

Die Pyroptose wird nach Gewebeschäden oder Infektionen ausgelöst. Dabei kann eine Vielzahl von intrazellulären oder extrazellulären Faktoren das Gefahrensignal vermitteln. Toll-like Rezeptoren an der Zelloberfläche oder in den Endosomen können Pathogene erkennen und die Produktion von inflammatorischen Zytokinen hochregulieren. Die NOD-like-Rezeptoren (NLR) liegen im Zellinneren und können bakterielle Toxine, aber auch virale DNA und Gifte wie Asbest erkennen. Nach der Aktivierung der NLR bildet sich das Inflammasom.[2]

4 Entzündung

Die Freisetzung der Zytokine führt zu einer starken und schnellen Immunantwort. IL-1β rekrutiert Leukozyten und kann auch Fieber auslösen. IL-1β stimuliert außerdem die Freisetzung von weiteren Zytokinen. IL-18 verstärkt die Produktion von IFN-γ, wodurch verschiedene T-Zellen und Makrophagen aktiviert werden.[2]

5 Abgrenzung zur Nekrose und Apoptose

Die Pyroptose zeigt viele Eigenschaften der Nekrose. Es kommt beispielsweise zur Lyse der Zelle und zu einer Entzündung des umgebenden Gewebes. Der wichtigste Unterschied ist aber, dass die Nekrose eine unregulierte Auflösung der Zelle ist, während die Pyroptose kontrolliert abläuft und hier die Entzündung des Gewebes das gewünschte Resultat ist, um eine schnelle Immunreaktion zu initiieren.

Die Apoptose ist ebenfalls ein kontrollierter Zelltod, jedoch ohne das umgebende Gewebe zu schädigen. Um dies zu ermöglichen, werden die Zellbestandteile nacheinander durch Caspasen gespalten und in apoptotische Vesikel verpackt, die in den Interzellularraum freigegeben werden und durch Phagozyten aufgenommen werden.[3][2]

6 Quellen

  1. LaRock CN, Cookson BT. Burning Down the House: Cellular Actions during Pyroptosis. Miller V, ed. PLoS Pathogens. 2013;9(12):e1003793. doi:10.1371/journal.ppat.1003793.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 Bergsbaken T, Fink SL, Cookson BT. Pyroptosis: host cell death and inflammation. Nature reviews Microbiology. 2009;7(2):99-109. doi:10.1038/nrmicro2070.
  3. Man SM, Karki R, Kanneganti T‐D. Molecular mechanisms and functions of pyroptosis, inflammatory caspases and inflammasomes in infectious diseases. Immunol Rev. 2017;277:61–75. https://doi.org/10.1111/imr.12534

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