Knochen Flashcards
Trajektorielle Ausrichtung
Spongiosa stehts so organisiert, dass die Trabekel nur auf Druck oder auf Zug beansprucht werden
Spongiosa
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
Kompakta
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)
Bestandteile des Knochens
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)
Osteogenese-Typen
Desmale Osteogenese: Differenzierung des Mesenchyms direkt zu Knochengewebe
Chondrale Ossifikation: Bildung eines Knorpeligen Modells, das zu Knochen umgebaut wird
Geflechtknochen
Kollagenfibrillen in verflochtenen Bündeln
Lamellenknochen
Schicht (3-5 Mikrometer) von annähernd gleich ausgerichteten, mineralisierten Kollagenfibrillen; Verlaufsrichtung wechselt von einer Lamelle zur nächsten
Hydroxyapatit
Anorganischer Hauptbestandteil des Knochens (45%)
[3 Ca3 (PO4)2 • Ca(OH)2]
länglicher hexagonaler Kristall
Verbundstruktur aus druckfesten Mineralkristallen und zugfesten Kollagenfibrillen -> Biegefestigkeit (~ Stahlbeton)
Zellherkunft
Osteoblasten (Wochen), Osteozyten (95%, Jahre/Jahrzehnte), Saumzellen: mesenchymale Stammzellen
Osteoklasten (Tage): Hämatopoiese
Saumzellen (bone lining cells)
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
Osteozyten - Bau und Umgebung
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)
Osteozyten - Funktion
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
Osteoblasten - Funktionen
1) Kollagensynthese
2) Vorbereitung der Mineralisation durch Synthese der alkalischen Phosphatase und Bildung von Matrixvesikeln
Osteoblasten - Bau und Umgebung
kubisch
viel rER und Golgi
außenrum dicke Schicht aus noch nicht mineralisierter Matrix (= Osteoid)
Gap junctions (Cx43) -> Koordination
Osteoblasten - Schicksal
1) Apoptose (meistens)
2) Inaktivierung (Wiedereingliederung in endostale Saumzellen)
3) Differenzierung zu Osteozyten (5-20%)
Osteoid-Osteozyt
In Matrix eingeschlossene Osteoblasten, die alle Dendriten ausgebildet haben; Voraussetzung, dass alle Osteoblasten einer Matrix Osteoid-Osteozyten sind, für Mineralisation der Matrix
Mineralisation
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)
Besonderheiten bei der Mikroskopie von Knochengewebe
- für Paraffinschnitt Entkalken nötig (30% bleiben übrig -> organisch)
- oberste Knochenlamelle stärker elektronendicht (Lamina limitans) als Lamellen darunter -> wsl. reicher an nicht-kollagenen Proteinen
Osteoklasten - Allgemeines und Aufteilung
ca. 50-100 Mikrometer
mehrkernig
Fusion einkerniger Zellen
Unterscheidung nach abgebautem Gewebe:
Osteoblasten - Knochen
Chondroklasen - Knorpel
Odontoklasten - Dentin
Osteoklasten - Funktion
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
Osteoklasten - Feinbau
(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
Endost
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)
Osteoklasten - Aktivierung und Deaktivierung
- Vorläuferzellen proliferieren und differenzieren wegen M-CSF von Osteozyten
- Fusion und Aktivierung: Kontakt mit Osteozyt/Osteoblast -> RANK/RANKL-Interaktion
oder
Inaktivirrung: Osteoprogerin (OPG) fängt RANKL ab
Periost
Bedeckt äußere Knochenoberfläche
Stratum fibrosum (straffes BGW und elastische Fasern -> strahlen in Kortikalis ein = Sharpey-Fasern)
Stratum osteogenicum (wie Endost)
Vaskularisiert, innerviert, empfindlich
Dickenwachstum
