Knorpel- und Knochengewebe Knorpel Allgemein

Präsentation zum Thema: "Knorpel- und Knochengewebe Knorpel Allgemein"—  Präsentation transkript:

1 Knorpel- und Knochengewebe Knorpel Allgemein
Knorpelgewebe gehört zu den Stützgeweben Vorkommen: u.a. im Skelett und den Luftwegen Fähigkeiten: Druckelastisch (durch Druck und Zug verformbar) Ermöglicht Gleitbewegungen (in Gelenken) Schneidbar (im Gegensatz zu Knochen besteht es fast nur aus organischen Materialien) Moduliert Formen aus (z.B. Nasenknorpel) Es hat formgebende Aufgaben, da aus ihm Knochengewebe entsteht Entstehung (Chondrogenese): Knorpel geht aus dem Mesenchym hervor. Die Mesenchymzellen wandeln sich zu Vorknorpelzellen um, die sich zu größeren Zellhaufen zusammenlagern. Diese, nun Chondroblasten genannten Zellen, bilden in ihren Golgi-Apparaten und im endoplasmatischen Retikulum Knorpelgrundsubstanz. Knorpelgrundsubstanz besteht aus: 60-70% Wasser 30-35% Glykosaminoglykanen (Chondroitinsulfat und Hyaluronsäure) die mit Kollagenfasern zu großen Proteoglykanen verbunden sind Ca. 4% Mineralien Mesenchym Unter Mesenchym (aus dem Griechischen: "Das Mittenhineingegossene") versteht man das embryonale Bindegewebe. Es entsteht durch Loslösung von Zellen aus den Keimblättern des Embryos, vor allem aus dem mittleren (Mesoderm). Aber auch aus bestimmten Anteilen des Ektoderms (Neuralleiste) und Entoderms (Prächordalplatte) entsteht Mesenchym. Mesenchym besteht aus sternförmig verzweigten Mesenchymzellen. Sie stehen über Cytoplasmafortsätze miteinander in Verbindung. Sie besitzen eine hohe Teilungsfähigkeit (Mitoserate) und können sich in verschiedene Gewebe differenzieren, sind also pluripotent. Aus dem Mesenchym entwickeln sich z.B. Knochen, Muskeln, Sehnen und alle anderen Bindegewebsbildungen, Blutzellen und Gefäße. Tumore, die aus dem Mesenchym entstehen nennt man Mesenchymom. Proteoglykane Proteoglykane sind eine Klasse von Glykoproteinen, die ein wichtiger Bestandteil der Extrazellulären Matrix sind. Sie sind besonders stark glykosyliert. Sie bestehen aus einem Kernprotein, das an Serinresten eine bis über hundert Glykosaminoglykanketten (GAG, modifizierte Kohlenhydratketten) kovalent gebunden hat. Proteoglykane werden nach ihren Glykosaminoglykanketten in verschiedene Gruppen eingeteilt: Heparansulfat-Proteoglykane Keratansulfat-Proteoglykane Chondroitinsulfat-Proteoglykane Dermatansulfat-Proteoglykane Sie sind negativ geladen und stark hydratisiert. Neben ihrem Vorkommen in der extrazellulären Matrix (EZM) sind Proteoglykane auch an der Zelloberfläche und in intrazellulären sekretorischen Granula lokalisiert. Charakteristisch für die sehr heterogene Familie der Proteoglykane sind die am Proteinzentralfilament kovalent gebundenen polyanionischen Glykosaminoglykanketten (GAG-Ketten). Diese setzen sich aus repetitiven Disaccharideinheiten zusammen, die über eine charakteristische Kohlenhydratbindungssequenz an das Zentralfilament kovalent gebunden sind. Die Bindungsregion besteht aus der Tetrasaccharidsequenz: Glukuronyl-β-(1->3)-Galaktosyl-β-(1->3)-Galaktosyl-β-(1->4)-Xylosyl-β-1-O-(Serin). Die Disaccharideinheiten setzen sich aus einem N-Acetylhexosamin (N-Acetyl-glukosamin oder N-Acetylgalaktosamin) und einer Uronsäure (D-Glukuronsäure oder ihr C5-Epimer, die L-Iduronsäure) bzw. Galaktose zusammen. Diese Einheiten können mit Sulfamat- und Sulfatester-Gruppen modifiziert sein. Zu einer ausgeprägten Heterogenität bei den Glykosaminoglykanen führt sowohl die Variabilität im Ausmaß der Sulfatierung als auch der Grad der Epimerisierung. Nach der Zusammensetzung der Disaccharideinheiten unterscheidet man folgende Glykosaminoglykane (GAGs): • Hyaluronsäure (HA) • Heparin oder Heparansulfat (HS) • Chondroitin (CS)- oder Dermatansulfat (DS) • Keratansulfat (KS) Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

2 Glykosaminoglykane verleihen dem Knorpel seine Festigkeit
Knorpel- und Knochengewebe Knorpel Aufbau, Beeinflussung und Nomenklatur Chondroitinsulfat ist für die Basophilie der Grundsubstanz und das Aufquellen der Kollagenfasern verantwortlich Glykosaminoglykane verleihen dem Knorpel seine Festigkeit Proteoglykane sind für die elastischen Eigenschaften verantwortlich Chondroblasten teilen sich während des Knorpelwachstums. Sie geben Grundsubstanz nach allen Seiten ab und rücken so zwangsläufig auseinander. Wenn sich Chondroblasten nicht mehr teilen werden sie Chondrozyten genannt Chondrozyten werden hormonell beinflußt: Knorpelbildung wird u.a. gefördert durch: STH (Somatotropin, ein Wachstumshormon), Thyroxin und Testosteron Hemmend wirken u.a. Kortison, Hydrokortison und Östradiol 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 Ein Chondrozyt liegt in einer glattwandigen Knorpelhöhle (Lakune)
Knorpel- und Knochengewebe Knorpel Aufbau, Beeinflussung und Nomenklatur Ein Chondrozyt liegt in einer glattwandigen Knorpelhöhle (Lakune) Die schmale Knorpelkapsel ist von einem Knorpelhof umgeben. Zumeist werden mehrere Knorpelhöhlen von einem Knorpelhof umhüllt. Bis zu 8 Chondrozyten bilden mit ihrer Knorpelkapsel und dem Knorpelhof zusammen ein Chondron (=Knorpelterritorium). Die Chondrone bilden die funktionellen Bauelemente des Knorpels. Der Raum zwischen den einzelnen Chondronen wird als Interterritorium bezeichnet. Hier liegen die Grundsubstanz (Matrix) und elastische oder kollagene Fasern. Nur der fetale Knorpel wird über Blutgefäße versorg. Der ausdifferenzierte Knorpel ist gefäß- und nervenfrei. Die einzelnen Chondrozyten haben keinen Kontakt mehr untereinander, daher erfolgt der Stoffwechsel mittels Diffusion vom gefäßhaltigen Perichondrium (Knorpelhaut), bzw. von der Gelenkflüssigkeit (Synovia) 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 Knorpel- und Knochengewebe Knorpeltypen
Aufgrund der unterschiedlichen Matrix unterscheidet man drei Formen: Hyaliner Knorpel Ist das am häufigsten vorkommende Knorpelgewebe Nur wenig elastisch Niedrige Zug- und hohe Druckfestigkeit Es finden sich frühzeitig Kalkeinlagerungen Durch Gefäßarmut und hohe mechanische Belastungen sind degenerative Prozesse begünstigt Alle hyalinen Knorpel sind bis auf den Gelekknorpel von Perichondrium umzogen. Elastischer Knorpel Unterscheidet sich vom hyalinen Knorpel darin, dass er außer Grundsubstanz und Kollagenfasern dichte elastische Fasernetze aus Elastin besitzt. Diese Fasernetze umfassen die Chondrone und strahlen ins Perichondrium ein. Hohe Biegfestigkeit und Dehnbarkeit, jedoch wenig Druckfestigkeit Von Perichondrium umgeben Degenerative Veränderungen wesentlich seltener, als beim hyalinen Faserknorpel Wird auch als Bindegewebsknorpel bezeichnet Besteht fast ausschließlich aus geflechtartig verbundenen Kollagenfasern vom Typ I. Grundsubstanz kommt nur spärlich vor Hohe Zugfestigkeit Kein Perichondrium Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

5 Knorpel- und Knochengewebe Knorpeltypen - Vorkommen
Hyaliner Knorpel Nasenknorpel Kehlkopf Luftwege Rippenansatz In den Epiphysenfugen der Röhrenknochen Als Gelenkflächenüberzug Im knorpeligen embryonalen Skelett Elastischer Knorpel Im äußeren Gehörgang In der Ohrtrompete Im Kehhlkopf In der Ohrmuschel Faserknorpel Bandscheiben (Disci intervertebrales) Schambeinfuge (Symphysis pubica) Disci articulares (z.B. Kiefergelenk) Menisci (z.B. Kniegelenk) Manchmal an Stellen, wo Sehnen im Knochen befestigt sind. Knorpelgewebe (Faserknorpel, hyaliner Knorpel, elastischer Knorpel) Dozent: Christian Kaldewey – Kurs 2006

6 Knorpel- und Knochengewebe 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

7 Knorpel- und Knochengewebe 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