Lexikon

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Mastzellen sind spezialisierte Immunzellen des Bindegewebes, die eine zentrale Rolle in der allergischen Reaktion und der Abwehr von Pathogenen spielen. Sie gehören zum angeborenen Immunsystem und sind vor allem in Geweben lokalisiert, die direkten Kontakt zur Außenwelt haben, wie Haut, Schleimhäute und Blutgefäße. Ihre Funktion ist eng mit der Freisetzung von Entzündungsmediatoren verbunden, die sowohl physiologische als auch pathologische Prozesse steuern.

Allgemeine Beschreibung

Mastzellen entstehen im Knochenmark aus hämatopoetischen Stammzellen und reifen unter dem Einfluss von Wachstumsfaktoren wie dem Stammzellfaktor (SCF) und Interleukin-3 (IL-3) heran. Sie zirkulieren zunächst als unreife Vorläuferzellen im Blut, bevor sie in peripheren Geweben ihre endgültige Differenzierung durchlaufen. Ihre charakteristische Morphologie umfasst zahlreiche zytoplasmatische Granula, die präformierte Mediatoren wie Histamin, Tryptase, Chymase und Heparin enthalten. Diese Granula verleihen den Zellen in histologischen Präparaten ein typisch metachromatisches Färbeverhalten, das durch Farbstoffe wie Toluidinblau sichtbar gemacht wird.

Die Aktivierung von Mastzellen erfolgt primär über die Bindung von Antigenen an Immunglobulin-E-(IgE-)Moleküle, die an hochaffine Fcε-Rezeptoren (FcεRI) auf der Zelloberfläche gebunden sind. Dieser Mechanismus ist grundlegend für die Pathophysiologie allergischer Erkrankungen wie Asthma bronchiale, Urtikaria oder anaphylaktischer Reaktionen. Neben IgE-abhängigen Wegen können Mastzellen auch durch Komplementfaktoren (z. B. C3a, C5a), Neuropeptide (z. B. Substanz P) oder physikalische Reize (z. B. Kälte, Druck) aktiviert werden. Die Freisetzung der Granulainhalte erfolgt innerhalb von Sekunden bis Minuten und führt zu einer lokalen oder systemischen Entzündungsreaktion.

Mastzellen sind nicht nur an pathologischen Prozessen beteiligt, sondern erfüllen auch essenzielle physiologische Funktionen. Sie tragen zur Wundheilung bei, indem sie Wachstumsfaktoren wie den vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) freisetzen, der die Angiogenese fördert. Zudem modulieren sie die Immunantwort durch die Sekretion von Zytokinen wie Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) und Interleukin-6 (IL-6), die die Rekrutierung weiterer Immunzellen steuern. In der Darmmukosa unterstützen sie die Abwehr von Parasiten, indem sie Enzyme wie Tryptase freisetzen, die die Integrität der Parasitenmembranen zerstören.

Histologische und molekulare Charakterisierung

Mastzellen lassen sich anhand ihrer Granulainhalte und ihrer Gewebeverteilung in zwei Hauptsubtypen unterteilen: mukosale und Bindegewebsmastzellen. Mukosale Mastzellen, die vor allem in der Schleimhaut des Gastrointestinal- und Respirationstrakts vorkommen, enthalten vorwiegend Tryptase, während Bindegewebsmastzellen, die in Haut und serösen Häuten lokalisiert sind, zusätzlich Chymase und Carboxypeptidase A speichern. Diese Differenzierung ist klinisch relevant, da sie mit unterschiedlichen Krankheitsbildern assoziiert ist. So sind mukosale Mastzellen beispielsweise an der Pathogenese des allergischen Asthmas beteiligt, während Bindegewebsmastzellen eine Rolle bei der systemischen Mastozytose spielen.

Auf molekularer Ebene exprimieren Mastzellen eine Vielzahl von Rezeptoren, die ihre Funktion regulieren. Neben dem bereits erwähnten FcεRI sind dies unter anderem Toll-like-Rezeptoren (TLRs), die auf bakterielle und virale Pathogene reagieren, sowie Rezeptoren für Zytokine wie Interleukin-4 (IL-4) und Interferon-gamma (IFN-γ). Die Signaltransduktion nach Aktivierung erfolgt über komplexe intrazelluläre Kaskaden, an denen Tyrosinkinasen wie Lyn und Syk beteiligt sind. Diese führen zur Phosphorylierung von Adapterproteinen und zur Mobilisierung von Kalziumionen, was die Degranulation und die Synthese von Lipidmediatoren wie Prostaglandinen und Leukotrienen auslöst.

Normen und Klassifikation

Die Klassifikation von Mastzellenerkrankungen erfolgt nach den Kriterien der Weltgesundheitsorganisation (WHO), die zwischen reaktiven und neoplastischen Mastzellproliferationen unterscheidet. Die systemische Mastozytose, eine klonale Erkrankung der Mastzellen, wird anhand der WHO-Kriterien von 2016 diagnostiziert, die unter anderem die Infiltration von Mastzellen in nicht-hämatopoetischen Organen und das Vorliegen einer aktivierenden Mutation im KIT-Gen (z. B. D816V) umfassen. Für die Diagnostik sind zudem laborchemische Parameter wie die Serum-Tryptase-Konzentration relevant, die bei systemischer Mastozytose typischerweise erhöht ist (Referenzbereich: < 11,4 µg/l).

Abgrenzung zu ähnlichen Zelltypen

Mastzellen werden häufig mit basophilen Granulozyten verwechselt, da beide Zelltypen IgE-Rezeptoren exprimieren und an allergischen Reaktionen beteiligt sind. Allerdings unterscheiden sie sich in Herkunft, Lokalisation und Funktion. Basophile Granulozyten sind kurzlebige Zellen des peripheren Blutes, die aus myeloischen Vorläufern im Knochenmark hervorgehen und keine Gewebsresidenz aufweisen. Im Gegensatz dazu sind Mastzellen langlebige Gewebszellen, die sich lokal vermehren können. Zudem setzen Basophile Granulozyten andere Mediatoren frei, wie beispielsweise Interleukin-4, das die Differenzierung von T-Helferzellen des Typs 2 (Th2) fördert.

Anwendungsbereiche

• Allergologie: Mastzellen sind die primären Effektorzellen bei IgE-vermittelten allergischen Reaktionen, einschließlich Anaphylaxie, Heuschnupfen und atopischer Dermatitis. Die Blockade ihrer Aktivierung durch Antihistaminika oder Mastzellstabilisatoren wie Cromoglicinsäure ist ein zentraler Therapieansatz.
• Onkologie: In der Tumorimmunologie wird die Rolle von Mastzellen kontrovers diskutiert. Einerseits fördern sie durch die Freisetzung von VEGF die Angiogenese und damit das Tumorwachstum, andererseits können sie durch die Sekretion von Zytokinen wie TNF-α antitumorale Effekte vermitteln. Die gezielte Hemmung von Mastzellen wird daher als potenzieller Therapieansatz bei bestimmten Krebsarten untersucht.
• Infektiologie: Mastzellen tragen zur Abwehr von Bakterien und Parasiten bei, indem sie antimikrobielle Peptide wie Cathelicidine freisetzen. Zudem modulieren sie die Immunantwort durch die Rekrutierung von Neutrophilen und die Aktivierung von dendritischen Zellen.
• Neurologie: In jüngerer Zeit wurde die Beteiligung von Mastzellen an neuroinflammatorischen Prozessen nachgewiesen. Sie interagieren mit Nervenzellen über die Freisetzung von Neurotransmittern wie Serotonin und Substanz P und sind an der Pathogenese von Erkrankungen wie Multipler Sklerose und Migräne beteiligt.

Bekannte Beispiele für Mastzell-assoziierte Erkrankungen

• Systemische Mastozytose: Eine seltene klonale Erkrankung, die durch die pathologische Vermehrung von Mastzellen in Organen wie Knochenmark, Leber und Milz gekennzeichnet ist. Klinisch manifestiert sie sich durch Symptome wie Flush, Juckreiz, gastrointestinale Beschwerden und in schweren Fällen durch anaphylaktische Schocks. Die Diagnose erfolgt durch Knochenmarkbiopsie und den Nachweis der KIT-D816V-Mutation.
• Urtikaria pigmentosa: Eine kutane Form der Mastozytose, die durch bräunliche Makulae oder Papeln gekennzeichnet ist, die nach mechanischer Reizung (Dariersches Zeichen) urtikariell anschwellen. Sie tritt häufig bei Kindern auf und kann mit systemischen Symptomen wie Kopfschmerzen und Diarrhö einhergehen.
• Anaphylaxie: Eine akute, potenziell lebensbedrohliche systemische Reaktion, die durch die massive Freisetzung von Mastzellmediatoren ausgelöst wird. Häufige Auslöser sind Nahrungsmittel (z. B. Erdnüsse), Insektengifte (z. B. Bienengift) oder Medikamente (z. B. Penicillin). Die Therapie besteht in der sofortigen Gabe von Adrenalin, Antihistaminika und Glukokortikoiden.
• Interstitielle Zystitis: Eine chronisch-entzündliche Erkrankung der Harnblase, bei der eine erhöhte Anzahl von Mastzellen in der Blasenwand nachgewiesen wird. Die Patienten leiden unter starken Schmerzen und Harndrang, wobei die Pathogenese noch nicht vollständig geklärt ist.

Risiken und Herausforderungen

• Diagnostische Unsicherheit: Die Differenzierung zwischen reaktiven und neoplastischen Mastzellproliferationen ist herausfordernd, da beide Formen mit einer erhöhten Serum-Tryptase-Konzentration einhergehen können. Die Diagnose erfordert daher eine Kombination aus klinischen, histologischen und molekulargenetischen Befunden.
• Therapeutische Limitationen: Die Behandlung von Mastzellerkrankungen ist oft symptomatisch, da kausale Therapien fehlen. Antihistaminika und Mastzellstabilisatoren lindern zwar die Symptome, beeinflussen jedoch nicht die zugrundeliegende Pathologie. Bei systemischer Mastozytose kommen Tyrosinkinasehemmer wie Imatinib zum Einsatz, die jedoch nur bei bestimmten KIT-Mutationen wirksam sind.
• Komorbiditäten: Patienten mit Mastozytose haben ein erhöhtes Risiko für Osteoporose, da Mastzellen durch die Freisetzung von Heparin und Zytokinen den Knochenstoffwechsel beeinflussen. Zudem besteht eine Assoziation mit anderen hämatologischen Neoplasien, wie myelodysplastischen Syndromen oder akuten myeloischen Leukämien.
• Prognostische Heterogenität: Die Prognose der systemischen Mastozytose variiert stark. Während einige Patienten über Jahre stabil bleiben, entwickeln andere aggressive Verläufe mit Organbeteiligung und reduzierter Lebenserwartung. Prognostische Marker wie die KIT-Mutationslast oder die Expression von CD25 auf Mastzellen sind Gegenstand aktueller Forschung.

Ähnliche Begriffe

• Basophile Granulozyten: Eine weitere Population von Immunzellen, die IgE-Rezeptoren exprimieren und an allergischen Reaktionen beteiligt sind. Im Gegensatz zu Mastzellen zirkulieren sie im Blut und setzen andere Mediatoren frei, wie beispielsweise Interleukin-4.
• Eosinophile Granulozyten: Immunzellen, die vor allem bei parasitären Infektionen und allergischen Erkrankungen aktiviert werden. Sie setzen toxische Granulaproteine wie das eosinophile kationische Protein (ECP) frei, das Parasiten abtötet, aber auch Gewebeschäden verursachen kann.
• Dendritische Zellen: Antigenpräsentierende Zellen, die eine Brücke zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem schlagen. Sie aktivieren T-Zellen und können ebenfalls Zytokine wie IL-6 freisetzen, allerdings in geringerem Maße als Mastzellen.

Zusammenfassung

Mastzellen sind multifunktionale Immunzellen, die durch die Freisetzung von Entzündungsmediatoren sowohl physiologische als auch pathologische Prozesse steuern. Ihre Aktivierung über IgE-Rezeptoren ist zentral für die Pathogenese allergischer Erkrankungen, während ihre Rolle in der Tumorimmunologie und Neuroinflammation Gegenstand intensiver Forschung ist. Die Diagnostik und Therapie von Mastzellenerkrankungen wie der systemischen Mastozytose erfordert ein interdisziplinäres Vorgehen, da die klinische Präsentation heterogen ist und kausale Therapieansätze oft fehlen. Trotz ihrer Bedeutung für das Immunsystem sind viele Aspekte ihrer Regulation und Interaktion mit anderen Zelltypen noch nicht vollständig verstanden.

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