Als Antwort auf eine Gewebeverletzung und Infektion lösen Mastzellen eine Entzündung aus. Mastzellen setzen Moleküle frei, welche die Durchlässigkeit benachbarter Blutkapillaren erhöhen und zusätzliche Immunzellen zu der Wunde oder dem Infektionsherd ziehen. Neutrophile sind phagozytische Leukozyten, die aus dem Blutkreislauf austreten und eindringende Mikroben verschlingen. Blutplättchen versiegeln die Wunde und Fasern bilden ein Gerüst für die Wundheilung. Makrophagen greifen dann alternde Neutrophile ein, um die akute Entzündungsreaktion zu beenden.
Gewebeschäden und Infektionen sind die Hauptursachen für akute Entzündungen. Die Entzündungsreaktion schützt den Körper, indem sie die Ursache der Gewebeschädigung beseitigt und die Beseitigung der Zelltrümmer beginnt, die bei der anfänglichen Schädigung und der damit verbundenen Immunzellaktivität entstanden sind. An der Entzündungsreaktion sind Mediatoren des angeborenen als auch des adaptiven Immunsystems beteiligt. Die richtige Regulierung der Entzündungsreaktion ist entscheidend, um den Erreger zu beseitigen und Zelltrümmer zu entfernen, ohne dabei gesundes Gewebe übermäßig zu schädigen. Wenn die Entzündungsprozesse nicht richtig reguliert werden, kann eine chronische Entzündung entstehen, die oft tödlich verläuft.
Als erstes reagieren die Mastzellen auf Gewebeverletzungen, da sie sich hauptsächlich in Bereichen befinden, die Kontakt mit der Außenwelt haben. Dazu gehören Haut, Darm und Atemwege. Sie verfügen über ein Arsenal von Rezeptoren an ihrer Zelloberfläche und können daher durch eine Vielzahl von Stimuli aktiviert werden, wie z.B. mikrobielle Antigene, Produkte der Komplementaktivierung, tierisches Gift und schadensassoziierte Muster, die eine Zellschädigung oder Stress signalisieren.
Nach der Aktivierung führen Mastzellen komplexe bidirektionale Interaktionen mit Makrophagen, mesenchymalen Stammzellen, dendritischen Zellen, natürlichen Killerzellen sowie B- und T-Zellen durch. Diese Interaktionen werden durch einen Mischung von chemischen Signale vermittelt, die Mastzellen an das umgebende Gewebe abgeben. Die Wirkung dieser Stoffe sieht wie folgt aus: sie ziehen die Effektorzellen des Immunsystems an, die einem chemischen Pfad (Chemotaxis) folgen und auf die umliegenden Blutgefäße einwirken. Eine der von Mastzellen freigesetzten Chemikalien ist zum Beispiel Histamin, das die Durchlässigkeit der Kapillaren in einem Prozess erhöht, der Vasodilatation genannt wird. Diese Erweiterung der lokalen Blutgefäße wiederum erleichtert den Blutfluss zum verletzten Gewebe, was zu Rötung und Wärme führt.
Vasodilatation ermöglicht den phagozytischen Neutrophilen den Blutstrom zu verlassen, in einem Prozess der Leukodiapedese bezeichnet wird. Die Neutrophilen bewegen sich entlang eines chemischen Gradienten (Chemotaxis), den die Mastzellen hinterlassen haben, und gelangen in das Gewebe, indem sie sich durch die nun verbreiterten Verbindungen der Kapillaren drücken. Am Ort der Infektion fangen sie Krankheitserreger über neutrophile extrazelluläre Fallen (engl. neutrophil extracellular traps (NETs)) ein, die aus DNA-Fibrillen und Proteinen gebildet werden. Neutrophile verschlingen Eindringlinge (in einem Prozess, der als Phagozytose bezeichnet wird) oder setzen antimikrobielle Komponenten frei (Degranulation). Neutrophile sind kurzlebig (Stunden oder Tage) und werden in späteren Phasen der Entzündungsreaktion durch Makrophagen und Lymphozyten ersetzt.
Blutplättchen (auch Thrombozyten genannt) sind kernlose Zellfragmente, die ein Bestandteil des Blutes sind und aus Knochenmarks-Megakaryozyten gewonnen werden. Sie bewegen sich ebenfalls entlang des chemischen Gradienten den die Mastzellen hinterlassen haben, in das betroffene Gewebe. Thrombozyten geben Wachstumsfaktoren ab, um die Wundheilung zu induzieren und verschließen durch Aggregation das beschädigte Gewebe oder verschlingen sogar den Krankheitserreger.
Drei von fünf Menschen auf der Welt sterben an chronischen Entzündungskrankheiten wie Schlaganfällen, chronischen Atemwegserkrankungen, Herzkrankheiten, Krebsarten, Fettleibigkeit und Diabetes. Die richtige Regulierung der Entzündungsprozesse ist daher entscheidend für die ordnungsgemäße Funktionsweise des Körpers.
Atherosklerose ist die Verengung von Arterien durch die Bildung von Plaques entlang der Gefäßwand. Verengte Gefäße transportieren weniger Blut, was den Sauerstofffluss behindert. Die verminderte Sauerstoffversorgung ist ein Problem, das durch die Atherosklerose verursacht wird. Ein weiteres Problem ist der mögliche Bruch der Plaques, der die Blutgerinnung verursacht und den Blutfluss weiter reduziert oder ganz blockiert. Je nachdem, welche Arterien betroffen sind, kann die Funktion von Herz, Gehirn, Armen, Beinen, Becken und Nieren beeinträchtigt werden. Das kann möglicherweise tödliche Folgen haben.
Die Bildung von Plaques beginnt mit einer kleinen Verletzung des Blutgefäßes, die eine akute Entzündungsreaktion, einschließlich Vasodilatation, auslöst. Neutrophile und Monozyten können sich dann über die Diapedese unter das Endothel (die Auskleidung des Blutgefäßes) bewegen. Monozyten differenzieren sich in Makrophagen und beginnen freies Low-Density-Lipoprotein (LDL) durch Phagozytose aufzunehmen. Dieser Prozess setzt sich fort, bis die Makrophagen mit Fett beladen sind, woraufhin sie als Schaumzellen bezeichnet werden. Eine Anhäufung von Schaumzellen wird als Fettstreifen bezeichnet, das erste sichtbare Zeichen einer Atherosklerose, die sich später in ein verhärtetes Plaque verwandeln könnte.
Bei der Atherosklerose wird die anfängliche Entzündungsreaktion nicht beendet, sondern wird chronisch und bildet mehr und mehr Immunzellen. Entzündungshemmende Signale werden nicht durch die pro-inflammatorischen Signale ersetzt, und tote Effektorzellen werden nicht ausreichend entfernt. Dadurch entsteht eine Masse toter Zellen (nekrotisches Zentrum) im Fettstreifen. Der Ausbruch und das Fortschreiten der Atherosklerose kann durch die Minimierung der Menge an LDL-Cholesterin im Blut, die Aufrechterhaltung eines moderaten körperlichen Trainingsprogramms, den Verzicht auf das Rauchen und die Einnahme bestimmter Medikamente verzögert werden.
