PANETH-ZELLEN: EIGENSCHAFTEN, FUNKTIONEN, HISTOLOGIE - BIOLOGIE - 2025

Die Paneth-Zellen sind Zellen, die zum Dünndarm gehören. Sie finden sich insbesondere in den Krypten von Lieberkühn, einigen röhrenförmigen Drüsen, die sich im Epithel der Darmschleimhaut befinden und in die Lamina propria eingetaucht sind.

Der Dünndarm ist für die Verdauung der Nahrung und die Aufnahme der Endprodukte des gesamten Verdauungsprozesses verantwortlich. Es hat drei genau definierte Regionen: den Zwölffingerdarm, das Jejunum und das Ileum.

Menschliche Paneth-Zellen (Quelle: en: Jpogi über Wikimedia Commons)

Wenn ein Querschnitt dieses Röhrchens beobachtet wird, können vier bekannte Schichten von innen nach außen als Schleimhaut, Lamina propria, Submukosa, äußere Muskulatur und serös gesehen werden; jeweils mit definierten Merkmalen und Funktionen.

Die Schleimhaut (innerste Schicht) weist Anpassungen auf, die es ihr ermöglichen, die Oberfläche zu vergrößern. Diese Anpassungen bestehen aus reichlich vorhandenen Falten und Zotten, die folglich die Anzahl der Zellen erhöhen, die Nährstoffe aufnehmen können.

Diese Falten und Zotten sind in den drei Schichten verteilt, aus denen die Darmschleimhaut besteht, die (von innen nach außen) als Epithel, Lamina propria und Muscularis mucosa bezeichnet wird. Das Epithel bedeckt die Zotten, die Lamina propria repräsentiert das Bindegewebe und die Muscularis mucosa ist die Muskelschicht, die eine Verkürzung der Zotten ermöglicht.

Dünndarmschichten (Quelle: Boumphreyfr über Wikimedia Commons)

Die Hauptfunktion von Paneth-Zellen, die sich in Drüsen in der Lamina propria befinden, besteht darin, antibakterielle Substanzen wie Lysozym abzuscheiden, weshalb sie am angeborenen Abwehrsystem beteiligt sind.

Eigenschaften

Paneth-Zellen wurden von G. Schwalbe und J. Paneth als pyramidenförmige epitheliale "säulenförmige" Zellen beschrieben, die sich am Boden der Krypten von Lieberkühn befinden und röhrenförmige Darmdrüsen sind.

Repräsentatives Diagramm des Dünndarmlumens mit seinen Falten und Zotten. Die Krypten oder Drüsen werden beobachtet, der Ort, an dem sich die Paneth-Zellen befinden (Quelle: White Whale via Wikimedia Commons)

Sie teilen diese Gehäuse mit vier anderen Zelltypen: Oberflächenabsorptionszellen, Becherzellen, regenerative Zellen und SNED-Zellen oder Zellen des diffusen neuroendokrinen Systems.

Neben dem Dünndarm befinden sich Paneth-Zellen manchmal außerhalb des Magen-Darm-Trakts, z. B. im Magen und Dickdarm, wo sie auf Veränderungen reagieren, die durch Entzündungen der Schleimhaut ausgelöst werden.

Dies sind Sekretionszellen mit einer langen Lebensdauer (mehr als 20 Tage). Es wurde festgestellt, dass sie auch im Dünndarm von Primaten, Nagetieren, Schweinen und Pferden vorhanden sind, dh in einer großen Anzahl von Säugetieren.

Embryonaler Ursprung

Paneth-Zellen stammen aus multipotenten Stammzellen, dh sie führen zu verschiedenen Zelllinien (Enterozyten, Becherzellen und enteroendokrine Zellen). Diese Stammzellen befinden sich an der Grenzfläche zwischen den Zotten und den Krypten von Lieberkühn.

Während ihrer Entwicklung und Reifung aus Stammzellen wandern Paneth-Zellen zum Boden der Drüse und füllen sich mit dem sie charakterisierenden zytosolischen Granulat.

Beim Menschen treten diese Zellen erst nach 13 Schwangerschaftswochen im Dickdarm und Dünndarm auf. Erst nach Woche 17 sind sie auf den Dünndarm beschränkt.

Bei Neugeborenen ist die Expression von Paneth-Zellen sehr gering, nimmt jedoch dank der Wirkung einiger löslicher Faktoren wie des epidermalen Wachstumsfaktors mit dem Alter erheblich zu.

Eigenschaften

Paneth-Zellen können, wie aus zahlreichen immunhistochemischen Studien hervorgeht, große Mengen dessen, was in der Literatur als "antimikrobielle Proteine ​​oder Peptide" bekannt ist, sekretieren.

Diese Fähigkeit von Paneth-Zellen führt sie in das Gerüst des angeborenen Immunantwortsystems des Dünndarms ein, da ihre Sekretionsprodukte wichtige Auswirkungen auf die Gesundheit von Menschen und anderen Säugetieren haben.

Der Dünndarm kann als ständig bedroht angesehen werden, da er eine große Oberfläche hat und seine mehreren Zotten und Krypten potenzielle Orte für die Invasion von Mikroorganismen darstellen, die pathogen sein können.

Angesichts der Tatsache, dass die Halbwertszeit der Zellen in der Epithelauskleidung sehr kurz ist (nur zwischen 2 und 5 Tagen), verdienen die neuen Zellen, die das Epithel bevölkern, einen ständigen Schutz, der durch die aus den Krypten abgesonderten antimikrobiellen Faktoren gewährleistet wird. von Lieberkühn.

Die Bedeutung von Paneth-Zellen für die angeborene Immunität ist bedeutender, wenn man zusätzlich berücksichtigt, dass das Lumen des Dünndarms eine Stelle ist, die reich an einer großen Menge an Nährstoffen ist, die mit der Nahrung ankommen, aber mit Bakterien und anderen kontaminiert sein können Mikroorganismen.

Antimikrobielle Moleküle von Paneth-Zellen

Wie später zu sehen sein wird, sind Paneth-Zellen durch das zytosolische Vorhandensein großer sekretorischer Körnchen gekennzeichnet, die für die Freisetzung der löslichen antimikrobiellen Faktoren verantwortlich sind, die diese Zellen produzieren.

Einige dieser endogenen antimikrobiellen Moleküle sind identisch mit denen, die im Granulat bestimmter Leukozyten und Makrophagen gefunden werden. Es wurde jedoch festgestellt, dass Lysozym möglicherweise das Molekül ist, das in größerer Häufigkeit produziert wird.

Struktur des Proteins Lysozym, eines von Paneth-Zellen produzierten antimikrobiellen Proteins (Quelle: Mitarbeiter von SciabaPDBsum am Europäischen Institut für Bioinformatik über Wikimedia Commons)

Das sekretorische Granulat von Paneth-Zellen produziert auch andere Moleküle, die als "Defensine" bekannt sind, und eine sekretorische Phospholipase A2, die ein starkes mikrobizides Mittel gegen grampositive Bakterien ist.

Wie die anderen Klassen von antimikrobiellen Molekülen und Peptiden besteht die Funktion dieser Moleküle darin, die Membranintegrität von Mikroben zu stören und dadurch ihre Lyse zu erreichen.

Es ist wichtig anzumerken, dass die Produktion und Freisetzung des inneren Inhalts des sekretorischen Granulats ein ziemlich kontrollierter Prozess ist, sowohl vom intrinsischen Standpunkt der Zellen, die sie produzieren, als auch vom Standpunkt der Mikroumgebung.

Histologie

Paneth-Zellen sind auf Sekretion spezialisierte Zellen (einige Autoren bezeichnen sie als "professionelle Sekretoren"), und in Lieberkühn-Krypten gibt es durchschnittlich 5 bis 15 dieser Zellen.

Sie haben eine charakteristische Pyramidenform und ihr Cytosol enthält einen gut entwickelten Golgi-Komplex, ein prominentes endoplasmatisches Retikulum und eine große Anzahl von Mitochondrien.

Histologisch zeichnen sie sich durch das Vorhandensein von sekretorischen Granulaten von beträchtlicher Größe in ihrem apikalen Teil aus, die reich an basischen Peptiden und Proteinen sind, von denen einige mit Glykanen modifiziert sein können.

Diese Körnchen werden als Reaktion auf verschiedene Stimuli wie cholinerge Acetylagonisten, bakterielle Oberflächenprodukte und bestimmte Toll-like-Rezeptoragonisten in die Lumenregion der Drüsen freigesetzt.

Neben Lysozym synthetisieren und sezernieren Paneth-Zellen durch das cytosolische Granulat auch andere Enzyme, die als „Defensine“ bekannt sind und ähnliche Funktionen wie die ersten ausführen.

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