Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

Anatomie & Physiologie

Die Entwicklung des Knochengwebes erfolgt auf zwei verschiedenen Wegen: Direkt = desmale Ossifikation

aus Mesenchymzellen Indirekt = chondrale Ossifikation

über Bildung von hyalinem Knorpel Der Knochen besteht aus:

Grundsubstanz (Matrix)die Zusammensetzung hängt vom Alter ab. Durchschnittlich:

20-30% aus Wasser (nimmt mit dem Alter ab) 25% organischen Substanzen (Osteoid)

besteht vor allem aus Kollagen und Glykosaminoglykanen 45-60% aus Mineralien (anorganischen Substanzen)

(50% Phosphat und 35% Kalzium) Verschiedenen Zellen – Osteoblasten, Osteozyten und Osteoklasten

Knochengewebe bildet einen Speicherort für Mineralienso sind 99% des Kalziums und 75% des Phosphats unseres Körpers in den Knochen gespeichert.

KnochengewebeGrundstruktur

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Im Gegensatz zum Knorpel ist der Knochen weder schneid- noch biegbar. Er weist aber eine sehr hohe Druck- und Zugfestigkeit auf. Zugfestigkeit durch die Kollagenfasern Druckfestigkeit durch anorganische Kalksalze (Kalzium), die in Kristallform

vorliegen und parallel zu den Kollagenfasern verlaufen. Bei Reibung kann die Knochenhaut (Periost) geschädigt und abgebaut

werden. Um dies zu vermeiden ist der Knochen im Bereich der Gelenke mit hyalinem Knorpel überzogen.

Die Speicherfunktion des Knochens wird über Hormone gesteuert. Bei einem erniedrigten Blut-Kalzium-Spiegel wird Kalzium aus dem Knochen

freigesetzt. Hormone zur Steuerung sind: Parythyrin (Parathormon) – stimuliert die Osteoklasten zum Knochenabbau

und somit zur Freisetzung von Kalzium Kalzitonin – hemmt die Osteoklasten und erhöht somit die

Kalziumeinlagerung in den Knochen

KnochengewebeGrundstruktur

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Die Entwicklung von Knochen geschieht auf zwei unterschiedliche Arten:(In beiden Fällen wird zunächst Geflechtsknochen gebildet, der mit wenigen Ausnahmen während der weiteren Entwicklung durch Lamellenknochen ersetzt wird.)

KnochengewebeDie Entwicklung

Indirekt = chondrale Ossifikationüber Bildung von hyalinem Knorpel(Mehrheit der Knochen)

Direkt = desmale Ossifikationaus Mesenchymzellen (Schädeldach, Gesicht, Teile des Schlüsselbeins)

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KnochengewebeDie Entwicklung – desmale Ossifikation

Läßt am Schaft aller Röhrenknochen eine Knochenmanschette entstehen Sie beginnt mit einer Verdichtung und starken Kapillarisierung des Mesenchyms. Die Mesenchymzellen wandeln sich durch Vergrößerung in Knochenvorläuferzellen mit

großem ovalen Kern und viel Zytoplasma um Durch weitere Vergrößerung der Zellen und Vermehrung der Zellorganellen (RER, Golgi-

Apparat, Mitochondrien) und Ausbildung von Fortsetzen entstehen schließlich Osteoblasten Die Osteoblasten produzieren Tropokollagen und Proteoglykane, die in den

Interzellularraum abgegeben werden. Extrazellulär entstehen Kollagenfasern, die in eine homogene Grundsubstanz, Osteoid,

eingebettet sind Außerdem geben Osteoblasten Matrixbläschen ab, die Ca++ und PO4-Ionen aber auch

alkalische Phosphatase und Pyrophosphatase enthalten. In den Vesikeln kommt es zur Bildung von Kalziumphosphatkristallen. Nach Ruptur der Vesikel wirken das freigesetzte Kalziumphosphat und andere Ionen als

Keimbildner an der Oberfläche von Kollagenfasern. Schließlich kommt es zur Umwandlung von Kalziumphosphat zu Hydroxylapatitkristallen. Der so entstandene Knochen entspricht einem verkalkten, faserreichen Bindegewebe und ist

Geflechtknochen.

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KnochengewebeDie Entwicklung – chondrale Ossifikation

In den meißten Fällen ist ein Modell aus hyalinem Knorpel der Vorläufer eines Knochens. Der Umbau des Knorpels zum Knochen erfolgt bei Röhrenknochen in zwei Schritten:

Ausbildung einer perichondralen Knochenmanschette, die an der Oberfläche der Diaphyse enstehtSie wird von osteogenen Zellen des Perichondriums (nach Knochenbildung = Periost) gebildet

Einer enchondralen Ossifikation (Ersatzknochenbildung) bei der das Knorpelmodell abgebaut und durch Geflechtknochen ersetzt wird. Dieser wird später zu Lamellenknochen umgebaut.

Der Abbau des Knorpels beginnt unter der perichondralen Knochenmanschette Er beginnt mit der Hypertrophierung der Knorpelzellen bei der sogenannter

Blasenknorpel entsteht. Dieser geht teilweise zugrunde und in die verbleibende Knorpelsubstanz lagern sich

Kalksalze ein. Gleichzeitig dringen aus dem dichten Bindegwebe an der Oberfläche der

Knochenanlage Gefäße und Mesenchymzellen durch die Knochenmanschette hindurch.

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KnochengewebeDie Entwicklung – chondrale Ossifikation - 2 -

Einige der Mesenchymzellen werden zu Chondroklasten und bauen den Knorpel ab, die Mehrheit wird aber zu Osteoblasten die an der Oberfläche der Knorpelreste Geflechtsknochen bilden. Es resultiert ein Bälkchenwerk aus Geflechtknochen (primäres Ossifikationszentrum)

Die Räume zwischen den Bälkchen werden von Blutgefäßen und Mesenchym ausgefüllt – dies bezeichnet man als primäres Knochenmark.

Etwa ab den 5. Embryonalmonat wandeln sich die Mesenchymzellen hier in Retikulumzellen und Blutvorläuferzellen um. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Blutbildung und es wird von sekundärem Knochenmark gesprochen.

Die Knochenbälkchen im Bereich der Knochenmanschette werden im Laufe der Zeit durch Osteoklasten abgebaut. Dadurch erweitert sich die Knochenmarkshöhle bis zu einer Umbauzone zwischen Diaphyse und Epiphyse.

In der Umbauzone läßt sich eine Zonengliederung erkennen. Jede Zone einem Entwicklungsschritt während der chondralen Verknöcherung. Es folgen von der Epiphyse her:

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KnochengewebeDie Entwicklung – chondrale Ossifikation - 3 - Umbauzone

In der Umbauzone läßt sich eine Zonengliederung erkennen. Jede Zone einem Entwicklungsschritt während der chondralen Verknöcherung. Es folgen von der Epiphyse her:

ReservezoneSie besteht aus hyalinem Knorpel

Proliferationszone Hier teilen sich die Knorpelzellen lebhaft und ordnen sich säulenartig in der

Längsachse des Knochens an – daher spricht man auch von Säulenknorpel Die Interzellularsubstanz nimmt ab.

Resorptionszone Diaphysenwärts werden die Knorpelzellen immer größer. Es liegt

Blasenknorpel vor. Die Interzellularsubstanz beschränkt sich auf schmale Septen und weist

Kalkeinlagerungen auf. Verknöcherungszone

Die Knorpelzellen gehen entweder zugrunde oder werden aus ihren Knorpelhöhlen durch Chondroklasten freigesetzt.

In der Knorpelgrundsubstanz kommt es zu Kalkeinlagerungen. Auf den verbliebenen Knorpelspangen bilden die Osteoblasten die

Geflechtknochen

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KnochengewebeDie Entwicklung – chondrale Ossifikation - 3 - Umbauzone

Abbildungen aus „Anatomie“ Schiebler, Schmidt, Zilles – Springer Verlag und „Anatomie Kurzlehrbuch“ Moll – Urban & Fischer Verlag