Knochen

Question 1

Trajektorielle Ausrichtung

Answer 1

Spongiosa stehts so organisiert, dass die Trabekel nur auf Druck oder auf Zug beansprucht werden

Question 2

Spongiosa

Answer 2

Makroskopische Knochenform
1/4
Gitterwerk aus dünnen Platten und Bälkchen (Trabekel, ca. 300 Mikrometer dick) ohne Gefäße
Räule zwischen den Trabekeln mit Knochenmark und Gefäßen gefüllt

Question 3

Kompakta

Answer 3

Makroskopische Knochenform
3/4
Rindenschicht (Kortikalis) eines Knochens (bis zu 10 mm dick)
Lamellenknochen in Osteonen (=Speziallamellen mit Volkmann-Kanälen und Havers-Gefäßen)
Schaltlamellen in Lücken (= Reste von alten Osteonen)
Generallamellen (ganz außen ganze Zirkumferenz)

Question 4

Bestandteile des Knochens

Answer 4

Mineralisierte EZM
Hydroxyapatit
Kollagen Typ I
wenig Glykoproteine und PG
anorganische Ionen
Zellen
Saumzellen (flach)
Osteoblasten
Osteozyten
Osteoklasten
Endost (bedeckt innere Oberfläche)
Periost (bedeckt äußere Oberfläche)

Question 5

Osteogenese-Typen

Answer 5

Desmale Osteogenese: Differenzierung des Mesenchyms direkt zu Knochengewebe
Chondrale Ossifikation: Bildung eines Knorpeligen Modells, das zu Knochen umgebaut wird

Question 6

Geflechtknochen

Answer 6

Kollagenfibrillen in verflochtenen Bündeln

Question 7

Lamellenknochen

Answer 7

Schicht (3-5 Mikrometer) von annähernd gleich ausgerichteten, mineralisierten Kollagenfibrillen; Verlaufsrichtung wechselt von einer Lamelle zur nächsten

Question 8

Hydroxyapatit

Answer 8

Anorganischer Hauptbestandteil des Knochens (45%)
[3 Ca3 (PO4)2 • Ca(OH)2]
länglicher hexagonaler Kristall
Verbundstruktur aus druckfesten Mineralkristallen und zugfesten Kollagenfibrillen -> Biegefestigkeit (~ Stahlbeton)

Question 9

Zellherkunft

Answer 9

Osteoblasten (Wochen), Osteozyten (95%, Jahre/Jahrzehnte), Saumzellen: mesenchymale Stammzellen
Osteoklasten (Tage): Hämatopoiese

Question 10

Saumzellen (bone lining cells)

Answer 10

Wenig ausgeprägte Zellorganellen
wsl. ruhende Osteoblasten und Osteo-Progenitorzellen
Bedecken innere knöcherne Oberflächen (durch dünne Schicht nicht-mineralisierter Kollagenfibrillen von mineralisierter Knochenmatrix getrennt)
Gap Junctions mit Osteoblasten und Fortsätzen der Osteozyten

Question 11

Osteozyten - Bau und Umgebung

Answer 11

1) Von mineralisierter Matrix umschlossen (= Lakune) mit abgehenden Knochenkanälchen (= Canaliculi), in denen die dendritischen Fortsätze liegen (50-100)
2) Meist nur Zellkern sichtbar (parallel zu Lamellen)
3) Um jeden Zellleib und Fortsatz ca. 1 Mikrometer interstitielle Flüssigkeit und organische Matrix
4) Gap Junctions (Cx43) mit Osteoblasten, Saumzellen und anderen Osteozyten (funktionelles Synzytium)
5) lakuno-kanalikuläres System = Hohlraumlabyrinth mit Diffusion (< 1 kDa) und Konvektion (< 70 kDa)

Question 12

Osteozyten - Funktion

Answer 12

1) Sezernieren Stoffe
2) Mechanosensoren (Scherkräfte bewegen Flüssigkeit im lakuno-kanikulären System) -> Mechanotransduktion
3) Sekretion von
A) Sclerostin (Glykoprotein, 21 kDa): parakrin, hemmt Knochenbildung; bei wenig Belastung
B) FGF23 (Protein): endokrin, erhöht renale Phosphatausscheidung -> Mineralhaushalt
C) RANKL (membrangebundener Faktor): Bildung von Osteoklasten
D) Osteoprogerin (OPG; Protein): blockiert RANKL-Wirkung

Question 13

Osteoblasten - Funktionen

Answer 13

1) Kollagensynthese
2) Vorbereitung der Mineralisation durch Synthese der alkalischen Phosphatase und Bildung von Matrixvesikeln

Question 14

Osteoblasten - Bau und Umgebung

Answer 14

kubisch
viel rER und Golgi
außenrum dicke Schicht aus noch nicht mineralisierter Matrix (= Osteoid)
Gap junctions (Cx43) -> Koordination

Question 15

Osteoblasten - Schicksal

Answer 15

1) Apoptose (meistens)
2) Inaktivierung (Wiedereingliederung in endostale Saumzellen)
3) Differenzierung zu Osteozyten (5-20%)

Question 16

Osteoid-Osteozyt

Answer 16

In Matrix eingeschlossene Osteoblasten, die alle Dendriten ausgebildet haben; Voraussetzung, dass alle Osteoblasten einer Matrix Osteoid-Osteozyten sind, für Mineralisation der Matrix

Question 17

Mineralisation

Answer 17

Durchdringung der organischen Matrix mit Hydroxyapatit-Kistallen
Voraussetzungen:
a) lokal hohe Konzentration der Ionen
b) Kristallisationskerne (mglw. organische Calciumbindende Moleküle)
-> Matrixvesikel (70nm) mit v.a. alkalischer Phosphatase (spaltet organische Phosphate und Pyrophosphat)

Question 18

Besonderheiten bei der Mikroskopie von Knochengewebe

Answer 18

1. für Paraffinschnitt Entkalken nötig (30% bleiben übrig -> organisch)
2. oberste Knochenlamelle stärker elektronendicht (Lamina limitans) als Lamellen darunter -> wsl. reicher an nicht-kollagenen Proteinen

Question 19

Osteoklasten - Allgemeines und Aufteilung

Answer 19

ca. 50-100 Mikrometer
mehrkernig
Fusion einkerniger Zellen
Unterscheidung nach abgebautem Gewebe:
Osteoblasten - Knochen
Chondroklasen - Knorpel
Odontoklasten - Dentin

Question 20

Osteoklasten - Funktion

Answer 20

1) liegen mineralisierter Matrix direkt an
2) Abbau von Knochengewebe -> Howship-Lakunen
1. Säure löst Calcium-Verbindungen auf
2. Sekretion lysosomaler Enzyme (u.a. Cathepsin K)
3. endozytieren Matrixfragmente
4. Transzytose: Abgabe an Rückseite -> Makrophagen beseitigen

Question 21

Osteoklasten - Feinbau

Answer 21

(1) resorptive Vorderseite: ruffled border (stammt vom Endosomen-Lysosomalen Apparat ab); H+-ATPase -> pumpt H+ in Grube -> pH 4,5
(2) Versiegelungszone: zirkulär um Faltensaum Integrine, Ring aus Aktinfilamenten stabilisiert
(3) Zellleib: Mitochondrien, Lysosomen, Vakuolen

Question 22

Endost

Answer 22

Bedeckt Trabekel (Spongiosa), kortikale Flächen und Havers-Kanäle
Dünne Schicht aus nicht mineralisierten Kollagenfibrillen und 1-2 flache Lagen Zellen (Saumzellen und Osteoklastenvorstufen)
Remodeling an <10% der Oberfläche (trabekulär mehr als kortikal)

Question 23

Osteoklasten - Aktivierung und Deaktivierung

Answer 23

1. Vorläuferzellen proliferieren und differenzieren wegen M-CSF von Osteozyten
2. Fusion und Aktivierung: Kontakt mit Osteozyt/Osteoblast -> RANK/RANKL-Interaktion
   oder
   Inaktivirrung: Osteoprogerin (OPG) fängt RANKL ab

Question 24

Periost

Answer 24

Bedeckt äußere Knochenoberfläche
Stratum fibrosum (straffes BGW und elastische Fasern -> strahlen in Kortikalis ein = Sharpey-Fasern)
Stratum osteogenicum (wie Endost)
Vaskularisiert, innerviert, empfindlich
Dickenwachstum

Question 25

Lamellenknochen - Gefäßversorgung

Answer 25

A. nutricia durch Kortikalis in Markraum -> Havers-Gefäße in Havers-Kanälen anastomosieren
Querverbindung =Volkmann-Kanal

Question 26

Osteon

Answer 26

Havers-System aus 5-20 Knochenlamellen um einen Havers-Kanal
Kollagenfibrillen in Schraubentouren
Durchmesser 100-400 Mikrom.
Durch Knochenkanälchen alle Osteozyten erreichbar (Diff.strecke <200 Mikrom.)
Grenze zu Nachbarosteon = Zementlinie (mehr PG, wenig Kollagen)

Question 27

Havers-Kanal

Answer 27

Durchmesser min. 20 Mikrometer
Verbindung mit Markhöhle
enthält fenestrierte Kapillaren, BGW-Zellen und -Fasern, marklose Nervenfaser
mit Endost ausgekleidet

Question 28

Modeling

Answer 28

Knochenumbau-Art
Osteoklasten und -blasten arbeiten an unterschiedlichen Flächen unabhängig voneinander (keine lokale Koordination)
Z.B. Vermehrung der Knochenmasse im wachsenden Skelett, Änderungen der Gestalt bei Metaphysen, funktionelle Anpassung

Question 29

Remodeling

Answer 29

Knochenumbau-Art
“Ausbesserungsarbeiten”
Materialaustausch infolge von Materialermüdung und Mikrotraumen
Idealerweise homöostatisch
Lebenslang (ca. 10%/y)
Mehr in Spongiosa als Kompakta
BMU (= bone multicellular units): Zellen arbeiten koordiniert nacheinander an selber Stelle
1. Resorptionsphase (w): Osteoklasten entfernen alte Matrix
2. Neubildungsphase (m): Osteoblasten bessern aus
3. Umkehrphase (w): einkernige Zellen (evtl. Makrophagen) beseitigen Reste

Koordiniert von Osteozyten:
1) durch lakuno-kanalikuläres System und Fortsätze -> endostale Saumzellen
2) mehr RANKL -> Osteoklasten aktiviert
3) parakrin sezernierte Faktoren
Außerdem systemisch zirkulierende Hormone

Question 30

Desmale Osteogenese

Answer 30

Mesenchymzellen -> Osteoblasten (direkt)
v.a. embryonal
Appositionelles Wachstum

Question 31

Chondrale Osteogenese

Answer 31

Primordialskelett (mineralisierte Knorpelmatrix) synthetisiert von Chondroblasten -> Ossifikation

Perichondral: Entstehung einer Knochenmanschette
Enchondrale: hypertrophe Chondrozyten mineralisieren Longitudinalsepten und stellen Kollagen X her -> 2/3 durch Chondroklasten entfernt -> Rest als Leitstruktur -> primäre Spongiosa -> Umbau zu sekundärer Spongiosa mit Osteonen

Question 32

Calcitriol

Answer 32

Vit D Hormon
Gewährleistet Calcium-Zufuhr

Question 33

PTH (Parathormon)

Answer 33

Unterdrückt Sclerostin-Synthese -> antikataboler Effekt
Steigert RANKL-Synthese -> kataboler Effekt
-> auf Dauer Knochenabbau
-> kurzzeitig Knochenaufbau

Question 34

Estrogene, Androgene

Answer 34

Schutz vor Knochenabbau