Wachstum: Physiologie, Pathophysiologie und Klinik

Wachstum ist ein grundlegender biologischer Prozess, der für die Entwicklung, Anpassung und Erhaltung von Organismen von zentraler Bedeutung ist. Es betrifft sowohl physiologische Abläufe wie die Körperentwicklung in der Kindheit oder die Regeneration nach Gewebeschäden, als auch pathologische Prozesse wie das unkontrollierte Zellwachstum bei Tumorerkrankungen. Zelluläre Mechanismen wie Zellvergrößerung (Hypertrophie), Zellvermehrung (Hyperplasie) und die Matrixproduktion spielen beim Wachstum eine Rolle. Der folgende Artikel erläutert die Definition, Physiologie, Funktion sowie Klinik und Pathophysiologie des Wachstums.

Wachstum – Definition

Wachstum beschreibt die Zunahme von Körpergröße, Organvolumen oder Zellmasse durch Hypertrophie (Zellvergrößerung), Hyperplasie (Zellvermehrung) oder Produktion von extrazellulärer Matrix (Matrixproduktion). Es kann physiologisch, beispielsweise die Kindesentwicklung oder auch pathologisch, wie im Rahmen des Tumorwachstums auftreten.

Wachstum – Physiologie und funktionelle Bedeutung

Das Wachstum beruht auf mehreren zellulären Mechanismen. Das Gegenteil des Wachstums ist die Atrophie (Schrumpfung). Einer dieser zellulären Mechanismen ist die Hypertrophie, die physiologisch zum Beispiel die Vergrößerung der Gebärmutter (Uterus) in der Schwangerschaft bezeichnen würde. Pathologisch wäre eine Herzmuskelhypertrophie bei Hypertonie.

Die Hyperplasie stellt auch Wachstum dar. Hierbei handelt es sich um die Zunahme der Zellzahl, was physiologisch im Endometrium und hormonell bedingt auftreten würde und kompensatorisch beispielsweise im Knochenmark bei Anämie. Pathologisch wäre eine Hyperplasie im Rahmen von malignen Tumoren.

Ein weiterer Teil des Wachstums ist die Zelldifferenzierung und Proliferation. Gewebe wird je nach Teilungskapazität klassifiziert in labiles Gewebe, stabiles Gewebe und permanentes Gewebe. Labiles Gewebe sind beispielsweise Schleimhäute und Knochenmark, welche eine hohe regenerative Fähigkeit besitzen. Zum stabilen Gewebe gehört das Lebergewebe. Es weist ein geringes physiologisches Wachstum auf und eine gute Regeneration. Zum permanenten Gewebe gehören das Nervengewebe und das Herz, welche keine Regeneration aufweisen.

Regeneration im Rahmen des Wachstums kann vollständig (restitutio ad integrum) oder unvollständig (Reparation) auftreten. Bei der vollständigen Regeneration kommt es zu einem Ersatz durch funktionell gleichwertiges Gewebe, während bei einer unvollständigen Regeneration ein Ersatz durch minderwertiges Gewebe (z.B. Narbenbildung) vorkommt.

Die hormonelle Regulation des Wachstums erfolgt durch das Wachstumshormon GH (Growth Hormon, Somatotropin). GH wird im Hypophysenvorderlappen sezerniert, nach Anregung durch das GHRH (Growth-Hormone-Releasing Hormone), gehemmt wird es durch Somatostatin. GH fördert die Bildung von IGF-1 (Insulin-like Growth Factor 1) in der Leber, welches die eigentliche Wachstumswirkung vermittelt.

Funktionelle Bedeutung

Die funktionelle Bedeutung des Wachstums ist die Entwicklung, also der Aufbau von Körperstrukturen während der Embryonal-und Kindheitsphase. Außerdem dient es der Anpassung, wie zum Beispiel dem Muskelwachstum bei Sportlern und der Organvergrößerung bei erhöhtem Bedarf. Außerdem dient es im Rahmen der Regeneration der Wiederherstellung von Gewebe nach Verletzungen.

Wachstum – Pathophysiologie und Klinik

Störungen des Wachstums können sich auf verschiedene Art und Weise zeigen. Es können intrauterine Störungen, eine Akromegalie (ausgeprägte Vergrößerung der Extremitäten), oder auch Atrophie und Tumorwachstum auftreten.

Bei der intrauterinen Wachstumsrestriktion (IUGR), kann es im Rahmen der frühen IUGR (vor der 32. Schwangerschaftswoche) zu einer Plazentainsuffizienz, einem erniedrigten fetalem Gewicht und einer pathologischen Dopplersonografie kommen. Bei der späten IUGR, die nach der 32. Schwangerschaftswoche auftritt, wird die Diagnostik anhand multipler Kriterien, wie unter anderem zerebroplazentarer Ratio durchgeführt.

Die Akromegalie tritt durch eine übermäßige GH-Produktion im Erwachsenenalter (meist Hypophysenadenom) auf. Klinisch zeigen sich eine Vergröberung der Gesichtszüge, Organomegalie und metabolische Komplikationen. Pathophysiologisch liegt ein fehlender Feedback-Mechanismus trotz erhöhtem IGF-1 vor.

Auch das Tumorwachstum stellt ein klinisches Erkrankungsbild dar, da es durch Dysplasie (Veränderung oder Fehlbildung von Zellen oder Gewebe) beispielsweise zur gestörten Zellarchitektur mit Atypien kommt und ein Übergang in maligne, also bösartige Neoplasien möglich ist.

Die Atrophie (Gewebeschwund) beschreibt das Gegenteil des Wachstums und tritt physiologisch und pathologisch auf. Physiologisch ist die Altersatrophie, welche den altersbedingten Gewebeschwund beschreibt, der im Laufe der Zeit die Verringerung des Zellvolumens und der Zellzahl verschiedener Organe darstellt.

Pathologisch kann Atrophie durch Inaktiviät, Ischämien, hormonelle Dysregulationen und eine Unterernährung auftreten.