Zelle und Gewebe (RettSan)

 Merke

Wichtig für den Rettungsdienst

• Zellen brauchen ständig Sauerstoff und Glukose. Fehlt eines davon, bricht die Energiegewinnung zusammen
• Nervenzellen reagieren am empfindlichsten: Ohne Sauerstoff sterben sie als Erste ab, bei Glukosemangel fallen ihre Funktionen aus
• Wasser folgt den gelösten Teilchen: Verliert der Körper Wasser, können auch die Zellen Wasser verlieren
• Eine Nekrose ist nicht umkehrbar. Entscheidend ist deshalb, einen Sauerstoffmangel früh zu beheben

Grundbau der Zelle

Je nach Funktion unterscheiden sich Zellen stark in Form und Aufbau. Trotz dieser Vielfalt haben die meisten Zellen einen ähnlichen Grundaufbau. Zu den wichtigsten Bestandteilen gehören:

• Die Zellmembran trennt das Zellinnere vom Außenraum
• Der Zellkern steuert alle Zellprozesse und enthält die DNA
• Das Zytoplasma enthält Zellorganellen, Zytosol und das Zytoskelett
• Die Zellorganellen übernehmen spezifische Aufgaben innerhalb der Zelle

Zellmembran

 Definition

Die Zellmembran umgibt die Zelle und trennt das Zellinnere (Intrazellulärraum) vom Raum außerhalb der Zelle (Extrazellulärraum). Sie besteht aus einer doppelten Fettschicht (Lipiddoppelschicht) mit eingelagerten Eiweißen (= Proteinen).

Die Eiweiße bilden Kanäle und Transporter für Stoffe, die die Fettschicht nicht frei passieren können.

Die Zellmembran hat vier Funktionen:

• Schutz und Abgrenzung
• Stoffaustausch
• Signalaufnahme
• Zellkommunikation

Zum Extrazellulärraum gehören die Flüssigkeit zwischen den Zellen und das Blutplasma (= flüssiger Anteil des Blutes).

Zytoplasma

 Definition

Das Zytoplasma ist der gesamte Inhalt der Zelle innerhalb der Zellmembran. Es besteht aus Zellflüssigkeit (Zytosol), dem Zellskelett (Zytoskelett) und den Zellorganellen.

• Zytosol: Wässrige Zellflüssigkeit, in der Stoffe gelöst sind und die Zellorganellen liegen. Hier beginnt auch der Abbau der Glukose
• Zytoskelett: Stabilisiert die Zelle und gibt ihr ihre Form

Zellkern

 Definition

Der Zellkern (Nukleus) ist das Steuerzentrum der Zelle.

 Merke

Der Zellkern steuert, was in der Zelle passiert. Er enthält die Erbinformationen (DNA), den Bauplan für alle Zellfunktionen.

Zellorganellen

 Definition

Zellorganellen sind spezialisierte Strukturen im Inneren der Zelle, die jeweils bestimmte Aufgaben erfüllen, ähnlich wie Organe im menschlichen Körper. Sie arbeiten eng zusammen, um die Funktion und das Überleben der Zelle sicherzustellen. Manche Organellen sind von einer Membran umgeben, andere nicht.

Die wichtigsten Zellorganellen und ihre Hauptfunktion:

• Mitochondrien: Herstellung von ATP, also Energiebereitstellung. Sie besitzen eine Doppelmembran
• Endoplasmatisches Retikulum: Röhrenförmiges Membransystem. Herstellung von Proteinen und Fetten, Entgiftung
• Golgi-Apparat: Sortierung und Veränderung von Proteinen und Fetten
• Lysosomen: Abbau von zellulären Abfällen und Fremdpartikeln

Gewebe sind Verbände gleichartiger Zellen mit gemeinsamer Funktion.

Unterschieden werden vier Hauptgewebearten, die sich in Aufbau und Funktion grundlegend unterscheiden:

 Merke

Die Haut besteht aus einem Oberflächenepithel auf einer Schicht aus Bindegewebe. Sie ist die Schutzbarriere des Körpers gegen Keime, Flüssigkeits- und Wärmeverlust. Wird sie großflächig zerstört, fällt diese Barriere aus.

Energiegewinnung mit Sauerstoff und Glukose

Zellen benötigen ständig Sauerstoff zur Energiegewinnung. Ein wichtiger Energielieferant ist die Glukose, daneben nutzen viele Zellen auch Fette. Die Glukose wird zunächst im Zytosol abgebaut. In den Mitochondrien entsteht dann mithilfe von Sauerstoff der Großteil der Energie in Form von ATP.

Die Zelle braucht ATP für nahezu alle ihre Aufgaben, z.B. für die Kontraktion der Muskelzellen, die Weiterleitung von Signalen in den Nervenzellen und den Stofftransport durch die Zellmembran.

Bei Sauerstoffmangel stellen Zellen auf anaerobe Energiegewinnung (= Energiegewinnung ohne Sauerstoff) um. Sie läuft im Zytosol ab und liefert nur wenig Energie. Dabei entsteht Laktat (= Salz der Milchsäure), der Körper übersäuert (Laktatazidose).

 Merke

Das Gehirn gewinnt seine Energie fast ausschließlich aus Glukose. Es hat keine nennenswerten Energiespeicher und ist auf eine ständige Zufuhr von Glukose und Sauerstoff über das Blut angewiesen.

Stofftransport durch die Zellmembran

Diffusion:

• Moleküle bewegen sich von einem Bereich höherer Konzentration zu einem Bereich niedrigerer Konzentration
• Diffusion ist ein passiver Transport, es wird keine Energie benötigt
• Es wird ein Gleichgewicht angestrebt

So gelangt Sauerstoff in der Lunge aus den Lungenbläschen ins Blut und im Gewebe aus dem Blut in die Zellen. Kohlenstoffdioxid wandert den umgekehrten Weg.

Wasser- und Salzhaushalt der Zelle: Osmose

Die Zellmembran ist semipermeabel (= halbdurchlässig): Wasser kann sie passieren, viele gelöste Teilchen wie Natrium dagegen nicht ohne Hilfe. Bei der Osmose diffundiert Wasser durch diese Membran von einem Bereich mit wenig gelösten Teilchen zu einem Bereich mit vielen gelösten Teilchen.

• Osmose ist ein passiver Transport, es wird keine Energie benötigt
• Ziel ist ein Gleichgewicht der Wasserverteilung auf beiden Seiten der Membran

Für die Zelle ergeben sich daraus zwei Situationen:

• Mehr Teilchen außerhalb der Zelle: Wasser strömt aus der Zelle, die Zelle schrumpft. Das geschieht z.B., wenn der Körper Wasser verliert und die Flüssigkeit außerhalb der Zellen sich eindickt
• Mehr Teilchen innerhalb der Zelle: Wasser strömt in die Zelle, die Zelle schwillt an. Das geschieht z.B. bei Sauerstoffmangel, wenn sich Natrium in der Zelle sammelt

 Merke

Wasser folgt den gelösten Teilchen. Wo mehr Natrium und andere Teilchen gelöst sind, dorthin strömt das Wasser.

 Info

Etwa 60 % des Körpergewichts sind Wasser. Rund zwei Drittel davon befinden sich in den Zellen, ein Drittel im Extrazellulärraum. Infusionslösungen wie die Vollelektrolytlösung enthalten ungefähr gleich viele gelöste Teilchen wie das Blut (= isoton). Sie füllen deshalb den Extrazellulärraum auf, ohne Wasser in die Zellen hinein oder aus ihnen heraus zu verschieben.

Zelltod: Nekrose und Apoptose

Die Nekrose ist ein unkontrollierter Zelltod durch Schädigung, z.B. durch Sauerstoffmangel, Hitze, Kälte oder Gifte. Die Zelle platzt, das Gewebe entzündet sich, der Schaden ist nicht umkehrbar.

Davon abzugrenzen ist die Apoptose: ein kontrollierter, vom Körper gesteuerter Zelltod. Alte oder überflüssige Zellen werden dabei geordnet abgebaut, ohne dass eine Entzündung entsteht.

Funktion der Gewebe

Im Gewebe arbeiten viele Zellen zusammen. Fällt ihre Versorgung aus, verliert das ganze Gewebe seine Funktion. Für den Einsatz sind vor allem diese Aufgaben wichtig:

• Epithelgewebe als Barriere: Haut und Schleimhäute halten Keime fern und schützen vor Flüssigkeits- und Wärmeverlust
• Bindegewebe als Flüssigkeitsraum: Zwischen den Zellen liegt Gewebeflüssigkeit (Interstitium), sie gehört zum Extrazellulärraum. Sammelt sich dort zu viel Flüssigkeit, entsteht ein Ödem. Auch Infusionslösungen verteilen sich zu einem großen Teil dorthin
• Muskelgewebe braucht ständig ATP: Herz- und Atemmuskulatur arbeiten ohne Pause. Fehlt Energie, lassen Pumpleistung und Atmung nach
• Nervengewebe ist am empfindlichsten: Es hat keine nennenswerten Energiespeicher und fällt bei Sauerstoff- oder Glukosemangel als Erstes aus

 Tipp

Aus dem Aufbau und der Funktion von Zelle und Gewebe lässt sich ableiten, was im Einsatz zu sehen ist, wenn die Versorgung der Zellen ausfällt.

Sauerstoffmangel durch Minderdurchblutung

Im Schock reicht die Durchblutung nicht mehr aus, um die Zellen mit Sauerstoff und Glukose zu versorgen. Die Zellen stellen auf anaerobe Energiegewinnung um und bilden Laktat, die Organe verlieren nach und nach ihre Funktion. Im Einsatz zeigen sich blasse, kaltschweißige Haut, eine verlängerte Rekapillarisierungszeit, Tachykardie und im Verlauf eine Vigilanzminderung.

Sauerstoffmangel durch Kreislaufstillstand

Steht der Kreislauf still, bekommt keine Zelle mehr Sauerstoff. Am schnellsten trifft es das Nervengewebe: Nach 3 bis 5 Minuten beginnen die Zellen des Gehirns abzusterben. Die Herzdruckmassage im Rahmen der Reanimation hält eine Mindestdurchblutung aufrecht und verzögert den Zelltod.

Zuckermangel der Nervenzelle

Sinkt der Blutzucker ab, entsteht eine Hypoglykämie. Dann fehlt den Nervenzellen ihr wichtigster Energielieferant. Weil sie keine nennenswerten Energiespeicher haben, fallen ihre Funktionen rasch aus. Im Einsatz zeigt sich eine Bewusstseinsstörung von Verwirrtheit über Krampfanfälle bis zur Bewusstlosigkeit, dazu kaltschweißige, blasse Haut.

Wasserverlust der Zelle

Verliert der Körper Wasser, etwa durch Erbrechen, Durchfall oder zu geringes Trinken, entsteht eine Exsikkose. Dabei sinkt zuerst die Flüssigkeit im Extrazellulärraum. Steigt dabei die Teilchenkonzentration außerhalb der Zellen, geben die Zellen durch Osmose Wasser ab und schrumpfen. Im Einsatz zeigen sich trockene Haut und Schleimhäute mit stehenden Hautfalten, bei Beteiligung der Gehirnzellen auch Desorientierung und Vigilanzminderung.

Gewebeschaden durch Hitze

Bei einer Verbrennung zerstört Hitze Zellmembranen und Proteine, die Zellen sterben ab (Nekrose). Betroffen ist zuerst das Epithel der Haut, bei tieferen Verbrennungen auch Bindegewebe, Fettgewebe und Muskulatur. Mit der Haut fällt die Schutzbarriere aus: Der Körper verliert Flüssigkeit und Wärme, Keime können eindringen. Im Einsatz zeigen sich Rötung, Blasen oder eine weiße, lederartige Haut.

Zelltod im Herzmuskel

Verschließt ein Blutgerinnsel ein Herzkranzgefäß, bekommen die Herzmuskelzellen dahinter keinen Sauerstoff mehr. Ohne rasche Behandlung sterben sie ab, es entsteht ein Herzinfarkt als Form des akuten Koronarsyndroms. Abgestorbenes Herzmuskelgewebe wird durch Narbengewebe ersetzt, das sich nicht mehr zusammenziehen kann. Im Einsatz zeigen sich Druck oder Schmerz hinter dem Brustbein, Kaltschweißigkeit und Angst.

 Achtung

Sauerstoffmangel des Gehirns

Die lebensbedrohliche Folge jeder schweren Störung der Zellversorgung ist der Sauerstoffmangel des Gehirns. Nervengewebe hat keine nennenswerten Energiespeicher und beginnt nach 3 bis 5 Minuten ohne Sauerstoff abzusterben. Eine Nekrose der Nervenzellen ist nicht umkehrbar. Jede Person, die bewusstlos ist und nicht normal atmet, wird deshalb sofort reanimiert.

Steckbrief

• Zelle und Gewebe: Die Zelle ist die kleinste funktionelle Einheit des Körpers. Mehrere Zellen mit ähnlichem Aufbau und gemeinsamer Funktion bilden ein Gewebe
• Anzahl: etwa 10 bis 100 Billionen Zellen im menschlichen Körper
• Zahlen: Körperwasser etwa 60 % des Körpergewichts, zwei Drittel davon in den Zellen. Nervengewebe beginnt nach 3 bis 5 Minuten ohne Sauerstoff abzusterben

Aufbau der Zelle

• Zellmembran: doppelte Fettschicht mit eingelagerten Eiweißen, die Kanäle und Transporter bilden. Trennt Intrazellulär- und Extrazellulärraum. Funktionen: Schutz, Stoffaustausch, Signalaufnahme, Zellkommunikation
• Zytoplasma: gesamter Inhalt der Zelle innerhalb der Zellmembran: Zytosol (hier beginnt der Glukoseabbau), Zytoskelett und Zellorganellen
• Zellkern (Nukleus): Steuerzentrum, enthält die Erbinformation (DNA)
• Mitochondrien: Herstellung von ATP, Energiebereitstellung
• Weitere Organellen: endoplasmatisches Retikulum (Proteine, Fette, Entgiftung), Golgi-Apparat (Sortierung), Lysosomen (Abbau)

Aufbau des Gewebes

• Epithelgewebe: bedeckt Oberflächen: Haut, Schleimhäute, Gefäßinnenwand
• Binde- und Stützgewebe: verbindet, stützt und polstert: Sehnen, Bänder, Fettgewebe, Knorpel, Knochen
• Muskelgewebe: Skelettmuskulatur willkürlich, Herzmuskulatur und glatte Muskulatur der Hohlorgane unwillkürlich
• Nervengewebe: Erregungsleitung in Gehirn, Rückenmark und Nerven

Funktion

• Energie: Glukoseabbau beginnt im Zytosol, in den Mitochondrien entsteht mit Sauerstoff der Großteil des ATP. Ohne Sauerstoff nur wenig Energie, dazu Laktat (Laktatazidose)
• Gehirn: fast ausschließlich Glukose, keine nennenswerten Energiespeicher
• Diffusion: passiv, von hoher zu niedriger Konzentration, z.B. Sauerstoff aus dem Blut in die Zellen
• Osmose: Wasser wandert durch die semipermeable Membran zur Seite mit mehr gelösten Teilchen. Mehr Teilchen außen: Zelle schrumpft. Mehr Teilchen innen: Zelle schwillt an
• Vollelektrolytlösung: isoton, verschiebt kein Wasser zwischen Zellen und Extrazellulärraum
• Natrium-Kalium-Pumpe: aktiver Transport, verbraucht ATP, pumpt Natrium aus der Zelle und Kalium hinein
• Hypoxie: zu wenig Energie, Ausfall der Natrium-Kalium-Pumpe, Natrium und Wasser strömen in die Zelle, Zelle schwillt an und platzt
• Nekrose: unkontrollierter Zelltod durch Schädigung mit Entzündung, nicht umkehrbar
• Apoptose: kontrollierter, vom Körper gesteuerter Zelltod ohne Entzündung
• Funktion der Gewebe: Epithel als Barriere gegen Keime, Flüssigkeits- und Wärmeverlust. Interstitium als Flüssigkeitsraum im Extrazellulärraum (Ödeme, Verteilung von Infusionen). Herz- und Atemmuskulatur brauchen ständig ATP. Nervengewebe fällt als Erstes aus

Was im Notfall schiefgeht

• Sauerstoffmangel durch Minderdurchblutung: Schock
• Sauerstoffmangel durch Kreislaufstillstand: Reanimation, Nervengewebe des Gehirns beginnt nach 3 bis 5 Minuten abzusterben
• Zuckermangel der Nervenzelle: Hypoglykämie mit Bewusstseinsstörung
• Wasserverlust der Zelle: Exsikkose
• Gewebeschaden durch Hitze: Verbrennung, Ausfall der Schutzbarriere Haut
• Zelltod im Herzmuskel: akutes Koronarsyndrom, Herzinfarkt

Tipp

Du willst noch tiefer einsteigen? In den Artikeln für Notfallsanitäter:innen findest du Anatomie und Physiologie ausführlicher erklärt. Die wichtigsten Artikel haben wir dir hier verlinkt. Und falls dir ein Fachbegriff nicht klar ist, hilft dir der Artikel zur Terminologie weiter.

• Zelle und Gewebe
• Schock (NotSan)
• Reanimation
• Hypoglykämie (NotSan)
• Exsikkose (NotSan)
• Akutes Koronarsyndrom
• Verbrennung (NotSan)
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