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Histologie (Fach) / Knochengewebe (Lektion)

Bestandteile und Funktionen des Knochengewebes

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  • Überblick Bestandteile Knochengewebe Zelluläre Bestandteile -> residente Zellen mesenchymale Stammzellen Osteoprogenitorzellen Osteoblasten Osteozyten Osteoklasten endostale Saumzellen KEINE transiente Zellen Extrazelluläre Bestandteile fibrilläre Bestandteile Kollagen Typ I (v.a. Zug-, Biegebelastung) nicht-fibrilläre Bestandteile Hydroxylapatit (Druckbelastung anorganische Ionen PG und Glykoproteine
  • Mikroskopische und makroskopische Unterscheidung von Knochen Mikroskopisch Geflechtknochen (unausgereifter Knochen in Entwicklung oder nach Heilung => ungeordnete Struktur) Lamellenknochen (ausgereifter Knochen mit Osteonen als Baueinheit) Makroskopisch Compacta (ca. 3/4) Spongiosa (ca. 1/4)
  • Bauprinzip des Lamellenknochens Osteon = konzentrisch angeordnete Lamellen -> dazwischen in Lakunen: Osteozyten Diese über Canaliculi mit dendritischen Fortsätzen über Gapjunctions mit benachbarten Osteozyten verbunden. Perizelluläre Matrix: Lakunen und Canaliculi ausfüllend, nicht mineralisiert, geringe Mengen organischer Matrix zentral innerhalb Osteon: Havers Kanal (Blutgefäße) senkrecht dazu: Volkmann-Kanal
  • Osteozyten Funktionen und Eigenschaften (Lage und Verbindung auf anderer Karteikarte) Erhaltung der Knochenmatrix Mechanosensorfunktion -> je nach Belastung Remodelling function induzierbar nicht mehr teilungsfähig
  • Osteoblasten Bildung zeitlebens: Mesenchymzellen -> Osteoprogenitorzellen -> Osteoblasten (-> Osteozyten) Synthese von Kollagen und nicht mineralisierter Matrix Regulation Knochenabbau über Sclerostin Sekretion 3 mögliche "Schicksale": Apoptose (50%) Diff. zu Osteozyten nach Einmauerung Entdifferenzierung zu endostalen Zellen
  • Osteoklasten polyploid (10-25 Kerne) sehr groß (50-100mikrometer) Abstammung vom MPS System typischerweise in Howship Lakunen (Resorptionslakunen) lokalisiert aktiver Zustand -> Vergrößerung der resorptiven Oberfläche (ruffled borders)
  • Endost und Periost Endost endostale Saumzellen (osteogen) Trennung durch dünne Kollagen-Matrix Auskleidung gesamte innere Oberfläche Knochen Mesenchymale Stammzellen, Osteoprogenitorzellen, Osteoblasten, Osteoklasten Periost Stratum fibrosum (außen) Stratum osteogenicum (innen) -> funktionelle Entsprechung zu Endost ==> Dickenwachstum des Knochens (appositionell)
  • Regulation des Knochenumbaus Osteoklasten => unmittelbare Differenzierung in Assoziation mit Stroma-Zellen MCSF => Proliferation Osteoklastenvorläufer RANK/RANKL Interaktion => Fusion zu mehrkerniger Zelle, Anti-Apoptose, Differenzierung, Aktivierung OPG => Blockierung RANKL auf Stroma-Zellen (und Osteoblasten) => erhöhte Differenzierung zu Osteoklasten, verstärkter Knochenabbau ==> OPG/RANK/RANKL Signalling unter Kontrolle von Estrogenen, PTH, Calcitonin, NNR, Calcitriol Klinik: Osteoporose, Osteolyse (z.B. Östrogenmangel, HPT, Tumoren)
  • Knochenumbau Randdaten neues Osteon: mehrere Monate Spongiosa ca. 28% / Jahr Compacta ca. 4% / Jahr durchschnittl. ca. 10% des gesamten Skeletts / Jahr Es erfolgt: funktionelle Anpassung Utilisierung von Ca2+ und Phosphat Speichern Reparatur von Mikroläsionen (Primäre Frakturheilung)
  • Schaltlamellen Nach Remodelling: Überreste degradierter Osteone
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  • Arten der Osteogenese Desmale Osteogenese (de novo aus undifferenziertem Mesenchym) Chondrale Osteogenese = hyalinknorpeliges Primordialskelett wird durch Knochen ersetzt Bei der Chondralen Osteogenese wird unterschieden in: Perichondrale Ossifikation (entspricht desmaler Ossifikation) => appositionelles Dickenwachstum des Knochens durch perichondrale Knochenmanschette Enchondrale Ossifikation (i.B.d. Epiphysenfuge)
  • Enchondrale Ossifikation Stufen und Erklärung Reserve -> Nachschub für nachkommende Schichten; hyaliner Knorpel mit Chondrozyten und Chondronen; Stammzellen Proliferation -> Abflachung Chondrozyten, Proliferation, longitudinale Aufeinanderreihung !! autokrine Stimulation durch FGF und PDGF !! (Chondrozyten exprimieren FGFR3) Hypertrophie und Mineralisation -> Vermehrung des Zellvolumens; blasenartiges Aussehen; Bildung Kollagen X => Verfestigung Knorpelmatrix, Ausbildung Septen, Mineralisation Eröffnung -> Abbau hypertropher Chondrozyten; Chondroklasten bauen 2/3 der mineralisierten Knorpelmatrix ab; Entstehung Knorpelhöhlen, Einwachsen Kapillarschlingen und Stammzellen, die sich zu Osteoblasten differenzieren (Knorpelreste als Orientierungsstruktur) Ossifikation
  • Desmale Ossifikation (dementsprechend auch Perichondrale Ossifikation) Differenzierung osteogener Mesenchymzellen zu Osteoblasten Osteoidbildung, Kalzifizierung Primäre Spongiosa aus Geflechtknochen Umwandlung in Lamellenknochen Sekundäre pongiosa

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