Knochengewebe Grundstruktur

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1 Knochengewebe Grundstruktur
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 Mineralien so sind 99% des Kalziums und 75% des Phosphats unseres Körpers in den Knochen gespeichert. Basen Basen (griechisch βάση, basé - die Ausgangs-, Grundlage, das Fundament ) sind im engeren Sinne alle Verbindungen, die in wässriger Lösung in der Lage sind Hydroxid-Ionen (OH - ) zu bilden, also den pH-Wert einer Lösung zu erhöhen. Hydroxid-Ionen sind chemische Verbindungen, die Protonen von einer Säure unter Bildung eines Wassermoleküls übernehmen können. Eine Base ist somit das Gegenstück zu einer Säure und vermag diese zu neutralisieren. Somatotropin Das Somatotropin wird in den Alphazellen des Hypophysenvorderlappens gebildet. Seine Ausschüttung wird durch den Hypothalamus mit seinem Somatotropin-releasing-Faktor (SRF = GHRH Growth-Hormone-Releasing-Hormon, GRF) und dem Somatostatin reguliert. Während des Schlafes wird am meisten STH produziert. Die Pubertät ist das Lebensalter mit einer ausgeprägten STH-Produktion. Jeder andere energieverbrauchende Prozess (körperliche Aktivität, psychischer Stress, Hungern) stellt einen Sekretionsstimulus für die Ausschüttung von STH dar. Negativ reguliert wird Somatotropin durch ein Inhibiting-Hormon (Growth-Hormone-Inhibiting-Hormone, GHIH), das im Hypothalamus gebildet wird. Das Wachstumshormon ist das quantitativ bedeutsamste Hormon der Hypophyse. Es macht etwa zehn Gewichtsprozent der getrockneten Drüse aus. Cortison Der Name Cortison (von lateinisch cortex „Rinde“) wurde dem ersten in der Nebennierenrinde des Menschen gefundenen Wirkstoff gegeben. Cortison ist die inaktivierte Form des Glucocorticoids Cortisol. Es bindet weder den Glucocorticoid-Rezeptor noch den Mineralcorticoid-Rezeptor und kann durch das Enzym β-Hydroxy-Steroid-Dehydrogenase aus Cortisol gebildet oder in dieses umgewandelt werden. Umgangssprachlich werden Medikamente mit Cortisolwirkung häufig als „Cortison“ bezeichnet. Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

2 Knochengewebe Grundstruktur
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 Basen Basen (griechisch βάση, basé - die Ausgangs-, Grundlage, das Fundament ) sind im engeren Sinne alle Verbindungen, die in wässriger Lösung in der Lage sind Hydroxid-Ionen (OH - ) zu bilden, also den pH-Wert einer Lösung zu erhöhen. Hydroxid-Ionen sind chemische Verbindungen, die Protonen von einer Säure unter Bildung eines Wassermoleküls übernehmen können. Eine Base ist somit das Gegenstück zu einer Säure und vermag diese zu neutralisieren. Somatotropin Das Somatotropin wird in den Alphazellen des Hypophysenvorderlappens gebildet. Seine Ausschüttung wird durch den Hypothalamus mit seinem Somatotropin-releasing-Faktor (SRF = GHRH Growth-Hormone-Releasing-Hormon, GRF) und dem Somatostatin reguliert. Während des Schlafes wird am meisten STH produziert. Die Pubertät ist das Lebensalter mit einer ausgeprägten STH-Produktion. Jeder andere energieverbrauchende Prozess (körperliche Aktivität, psychischer Stress, Hungern) stellt einen Sekretionsstimulus für die Ausschüttung von STH dar. Negativ reguliert wird Somatotropin durch ein Inhibiting-Hormon (Growth-Hormone-Inhibiting-Hormone, GHIH), das im Hypothalamus gebildet wird. Das Wachstumshormon ist das quantitativ bedeutsamste Hormon der Hypophyse. Es macht etwa zehn Gewichtsprozent der getrockneten Drüse aus. Cortison Der Name Cortison (von lateinisch cortex „Rinde“) wurde dem ersten in der Nebennierenrinde des Menschen gefundenen Wirkstoff gegeben. Cortison ist die inaktivierte Form des Glucocorticoids Cortisol. Es bindet weder den Glucocorticoid-Rezeptor noch den Mineralcorticoid-Rezeptor und kann durch das Enzym β-Hydroxy-Steroid-Dehydrogenase aus Cortisol gebildet oder in dieses umgewandelt werden. Umgangssprachlich werden Medikamente mit Cortisolwirkung häufig als „Cortison“ bezeichnet. Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

3 Knochengewebe Die Entwicklung
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.) Direkt = desmale Ossifikation aus Mesenchymzellen (Schädeldach, Gesicht, Teile des Schlüsselbeins) Indirekt = chondrale Ossifikation über Bildung von hyalinem Knorpel (Mehrheit der Knochen) Basen Basen (griechisch βάση, basé - die Ausgangs-, Grundlage, das Fundament ) sind im engeren Sinne alle Verbindungen, die in wässriger Lösung in der Lage sind Hydroxid-Ionen (OH - ) zu bilden, also den pH-Wert einer Lösung zu erhöhen. Hydroxid-Ionen sind chemische Verbindungen, die Protonen von einer Säure unter Bildung eines Wassermoleküls übernehmen können. Eine Base ist somit das Gegenstück zu einer Säure und vermag diese zu neutralisieren. Somatotropin Das Somatotropin wird in den Alphazellen des Hypophysenvorderlappens gebildet. Seine Ausschüttung wird durch den Hypothalamus mit seinem Somatotropin-releasing-Faktor (SRF = GHRH Growth-Hormone-Releasing-Hormon, GRF) und dem Somatostatin reguliert. Während des Schlafes wird am meisten STH produziert. Die Pubertät ist das Lebensalter mit einer ausgeprägten STH-Produktion. Jeder andere energieverbrauchende Prozess (körperliche Aktivität, psychischer Stress, Hungern) stellt einen Sekretionsstimulus für die Ausschüttung von STH dar. Negativ reguliert wird Somatotropin durch ein Inhibiting-Hormon (Growth-Hormone-Inhibiting-Hormone, GHIH), das im Hypothalamus gebildet wird. Das Wachstumshormon ist das quantitativ bedeutsamste Hormon der Hypophyse. Es macht etwa zehn Gewichtsprozent der getrockneten Drüse aus. Cortison Der Name Cortison (von lateinisch cortex „Rinde“) wurde dem ersten in der Nebennierenrinde des Menschen gefundenen Wirkstoff gegeben. Cortison ist die inaktivierte Form des Glucocorticoids Cortisol. Es bindet weder den Glucocorticoid-Rezeptor noch den Mineralcorticoid-Rezeptor und kann durch das Enzym β-Hydroxy-Steroid-Dehydrogenase aus Cortisol gebildet oder in dieses umgewandelt werden. Umgangssprachlich werden Medikamente mit Cortisolwirkung häufig als „Cortison“ bezeichnet. Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

4 Knochengewebe Die 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. Basen Basen (griechisch βάση, basé - die Ausgangs-, Grundlage, das Fundament ) sind im engeren Sinne alle Verbindungen, die in wässriger Lösung in der Lage sind Hydroxid-Ionen (OH - ) zu bilden, also den pH-Wert einer Lösung zu erhöhen. Hydroxid-Ionen sind chemische Verbindungen, die Protonen von einer Säure unter Bildung eines Wassermoleküls übernehmen können. Eine Base ist somit das Gegenstück zu einer Säure und vermag diese zu neutralisieren. Somatotropin Das Somatotropin wird in den Alphazellen des Hypophysenvorderlappens gebildet. Seine Ausschüttung wird durch den Hypothalamus mit seinem Somatotropin-releasing-Faktor (SRF = GHRH Growth-Hormone-Releasing-Hormon, GRF) und dem Somatostatin reguliert. Während des Schlafes wird am meisten STH produziert. Die Pubertät ist das Lebensalter mit einer ausgeprägten STH-Produktion. Jeder andere energieverbrauchende Prozess (körperliche Aktivität, psychischer Stress, Hungern) stellt einen Sekretionsstimulus für die Ausschüttung von STH dar. Negativ reguliert wird Somatotropin durch ein Inhibiting-Hormon (Growth-Hormone-Inhibiting-Hormone, GHIH), das im Hypothalamus gebildet wird. Das Wachstumshormon ist das quantitativ bedeutsamste Hormon der Hypophyse. Es macht etwa zehn Gewichtsprozent der getrockneten Drüse aus. Cortison Der Name Cortison (von lateinisch cortex „Rinde“) wurde dem ersten in der Nebennierenrinde des Menschen gefundenen Wirkstoff gegeben. Cortison ist die inaktivierte Form des Glucocorticoids Cortisol. Es bindet weder den Glucocorticoid-Rezeptor noch den Mineralcorticoid-Rezeptor und kann durch das Enzym β-Hydroxy-Steroid-Dehydrogenase aus Cortisol gebildet oder in dieses umgewandelt werden. Umgangssprachlich werden Medikamente mit Cortisolwirkung häufig als „Cortison“ bezeichnet. Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

5 Knochengewebe Die 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 ensteht Sie 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. Hypertrophie (von grch.: hyper – über(mäßig), trophe – Nahrung) ist der medizinische Fachausdruck für die Vergrößerung eines Organs oder eines Gewebes durch Vergrößerung der Zellen. Die Vergrößerung des Organs bzw. des Gewebes ergibt sich nur durch die vermehrte Syntheseleistung (hypertroph = überernährt) der Zellen, nicht aber durch Zellschwellung (verursacht z. B. durch erhöhten Wassereinstrom oder Fetteinlagerung); im Gegensatz zur Hyperplasie ist die Anzahl der Zellen konstant. Die Hypertrophie kann sich durch Entfernung des Stimulus weitgehend zurückbilden. Das Gegenteil der Hypertrophie ist die Atrophie. Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

6 Knochengewebe Die 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: Hypertrophie (von grch.: hyper – über(mäßig), trophe – Nahrung) ist der medizinische Fachausdruck für die Vergrößerung eines Organs oder eines Gewebes durch Vergrößerung der Zellen. Die Vergrößerung des Organs bzw. des Gewebes ergibt sich nur durch die vermehrte Syntheseleistung (hypertroph = überernährt) der Zellen, nicht aber durch Zellschwellung (verursacht z. B. durch erhöhten Wassereinstrom oder Fetteinlagerung); im Gegensatz zur Hyperplasie ist die Anzahl der Zellen konstant. Die Hypertrophie kann sich durch Entfernung des Stimulus weitgehend zurückbilden. Das Gegenteil der Hypertrophie ist die Atrophie. Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

7 Knochengewebe Die 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: Reservezone Sie 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 Hypertrophie (von grch.: hyper – über(mäßig), trophe – Nahrung) ist der medizinische Fachausdruck für die Vergrößerung eines Organs oder eines Gewebes durch Vergrößerung der Zellen. Die Vergrößerung des Organs bzw. des Gewebes ergibt sich nur durch die vermehrte Syntheseleistung (hypertroph = überernährt) der Zellen, nicht aber durch Zellschwellung (verursacht z. B. durch erhöhten Wassereinstrom oder Fetteinlagerung); im Gegensatz zur Hyperplasie ist die Anzahl der Zellen konstant. Die Hypertrophie kann sich durch Entfernung des Stimulus weitgehend zurückbilden. Das Gegenteil der Hypertrophie ist die Atrophie. Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

8 Knochengewebe Die Entwicklung – chondrale Ossifikation - 3 - Umbauzone
Hypertrophie (von grch.: hyper – über(mäßig), trophe – Nahrung) ist der medizinische Fachausdruck für die Vergrößerung eines Organs oder eines Gewebes durch Vergrößerung der Zellen. Die Vergrößerung des Organs bzw. des Gewebes ergibt sich nur durch die vermehrte Syntheseleistung (hypertroph = überernährt) der Zellen, nicht aber durch Zellschwellung (verursacht z. B. durch erhöhten Wassereinstrom oder Fetteinlagerung); im Gegensatz zur Hyperplasie ist die Anzahl der Zellen konstant. Die Hypertrophie kann sich durch Entfernung des Stimulus weitgehend zurückbilden. Das Gegenteil der Hypertrophie ist die Atrophie. Abbildungen aus „Anatomie“ Schiebler, Schmidt, Zilles – Springer Verlag und „Anatomie Kurzlehrbuch“ Moll – Urban & Fischer Verlag Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006