Allgemeine Osteologie

Allgemein

Der Knochen bildet mit seinen Gelenken den passiven Bewegungsapparat. Ihm sind vielfältige Funktionen zuzuordnen: Stützfunktion (Kraftübertragung und Weiterleitung), Schutzfunktion innerer Organe und Gewebe, Speicherfunktion von Nährstoffen und beispielsweise Immunzellen, Ansatzpunkte der Muskulatur, Hämatopoese (Blutbildung).

Knochengewebe

Das Knochengewebe besteht im Wesentlichen aus anorganischer, organischer Substanz und Wasser.

Die Grundsubstanz der anorganischen Substanz besteht hauptsächlich aus Hydroxylapatit (hydrolisierten Calciumphosphatsalzen). Diese Lagern sich in hydrolisierter Form an die Kollagenfibrillen der organischen Substanz. Außerdem enthält sie Ionen, wie Magnesium und Fluorid. Sie sorgt für die Druckfestigkeit.

Die organische Substanz setzt sich aus Kollagenen (v.a. Typ I) und Glykoproteinen sowie Proteoglykanen zusammen. Sie sorgt für die Zugfestigkeit.

Knochenzellen

Man unterscheidet zwischen Osteoblasten, Osteozyten, Osteoklasten und mesenchymalen Stammzellen (Osteoprogenitorzellen).

Regulation des Knochenumbaus

Knochen befindet sich in einem kontinuierlichen Umbauprozess. Verschieden Faktoren beeinflussen seinen Auf- und Abbau. Bei mechanischer Belastung werden im Knochen Wachstumsreize gesetzt, sodass Knochenmasse aufgebaut wird. Bei fehlender Belastung wird Knochenmasse abgebaut.

Des Weiteren wird die Knochenmasse über den Hormonhaushalt geregelt und beeinflusst. Das Parathormon (PTH) regt den Abbau an, Calcitriol den Aufbau. Auch Sexualhormone nehmen Einfluss auf die Knochenmasse, so dass beispielsweise Östrogen den Aufbau jener anregt.

Die Knochenzellen sind dabei für die Auf- und Abbauprozesse auf Zellebene zuständig. Osteoblasten bauen den Knochen auf, Osteoklasten ab.

Einteilung der Knochen nach Morphologie

Morphologisch lässt sich Knochen nach verschiedensten Formen einteilen:

• Ossa longa | Röhrenknochen: röhrenförmige, meist längliche Knochen mit innerem Hohlraum
• Ossa brevia | Kurze Knochen: kleine, unregelmäßige, würfel- oder zylinderförmige Knochen ohne Hohlraum
• Ossa plana | Platte Knochen: Flächenhafte, platte Knochen ohne Hohlraum von geringer Dicke
• Ossa irregularia  | Unregelmäßige Knochen: Verschiedenste Formen ohne genaue Zuteilung
• Ossa pneumatica | Luftgefüllte Knochen: Mit Schleimhaut gefüllte Hohlräume
• Ossa sesamoidea | Sesambeine: klein, rundlich geformt, in Sehne eingelagert – dadurch Vergrößerung des Abstandes zwischen Sehne und Knochen; Funktion: Optimierung der Kraftübertragung, Vergrößerung des Hebelarms, Verringerung des Kraftaufwands.

Exkurs Zahnmedizin: Knochen des Schädels

Die Knochen des Schädels sind Ossa plana im Bereich des Schädeldachs, Ossa irregularia beim Gesicht und Ossa pneumatica im Falle der Nasennebenhöhlen.

Allgemeine Anatomie des Röhrenknochens:

Abschnitte

Der Röhrenknochen lässt sich in mehrere Abschnitte unterteilen. Diese sind die proximale Epiphyse, Metaphyse, Diaphyse, Metaphyse und distale Epiphyse.

Epiphysenlinie

Spongiosa

Die Spongiosa oder auch Substancia spongiosa zeichnet sich durch ihre mit rotem Knochenmark, oder gelbem Fettmark, gefüllten Hohlräume und die Trabeculae (Bälkchen) aus. So ist sie nach dem „Leichtbauprinzip konstruiert“ und gewährleistet trotzdem die notwendige Stabilität. Sie ist Ort der Blutzellbildung.

Kompakta

Markhöhle

Ossifikation

Desmal

Bei
der desmalen Ossifikation entsteht das Knochengewebe direkt aus dem embryonalen Bindegewebe (Mesenchym), weshalb man auch von direkter Ossifikation spricht. So gebildete Knochen nennt man Bindegewebs-, Geflecht-, Deck- oder Belegknochen. Auf diese Art und Weise entstehen die Knochen des Schädeldachs und des Gesichtsschädels sowie das Schlüsselbein. Mesenchymzellen verdichten sich inselartig zu Vorläuferzellen. Diese differenzieren sich zu Osteoblasten und bauen die Knochengrundsubstanz (Osteoid) auf, die anschließend mineralisiert. Dabei mauern sie sich durch die Anlagerung weiterer Osteoidschichten allmählich selbst ein und werden zu Osteozyten (ruhenden Zellen). Es entstehen so einzelne Verknöcherungspunkte, die sich zu Knochenspangen vereinigen und so den fertigen Knochen bilden. Kommt es zu einem Knochenbruch, so wird immer zuerst einmal neues Knochengewebe gebildet, welches später zu Lamellenknochen umgewandelt wird (→ Knochenheilung)

 

Die Knochen der Kalotte, Viscerocranium und Clavicula entstehen durch desmale Ossifikation/Osteogenese.

 

Chondral

Bei dieser Form entstehen aus dem Mesenchym zunächst durch die Differenzierung von Mesenchymzellen zu Chondroblasten knorpelige Skelettelemente, das hyaline Primordialskelett, weshalb sie auch als indirekte Ossifikation bezeichnet wird. Man nennt diese Knochen auch Ersatzknochen.

Es gibt die Verknöcherung von innen her (enchondrale Ossifikation), dabei wachsen in das Knorpelgewebe Blutgefäße ein, in deren Begleitung sich Mesenchymzellen befinden. Diese differenzieren sich zu Chondroklasten (Knorpelabbau) und Osteoblasten (für den Knochenaufbau). Im Bereich der Epiphysenfugen kommt es durch den ständigen Auf- und Abbau zu einem Längenwachstum (interstitielles Wachstum). Bei der Verknöcherung von außen (perichondrale Ossifikation) sondern sich von der Knorpelhaut (Perichondrium) Osteoblasten ab. Diese lagern sich ringförmig um das Knorpelmodell und es entsteht so eine Knochenmanschette. Die perichondrale Ossifikation findet am Mittelschaft (Diaphyse) der langen Röhrenknochen statt. Die perichondrale Ossifikation dient somit dem Dickenwachstum (appositionelles Wachstum). Auch entsteht im Inneren des Knochens ein Innenraum (primäres Mark), welches durch pluripotente Mesenchymzellen ersetzt wird und somit das eigentliche Knochenmark darstellt. Bei beiden Formen der chondralen Ossifikation, sondern die Osteoblasten eine Grundsubstanz, das Osteoid, ab. Durch den Einfluss der Osteoblastenfermente werden Kalksalze abgelagert. Die Osteoblasten differenzieren sich daraufhin zu Osteozyten. Die Punkte, von denen die Verknöcherung ausgeht, nennt man Knochenkerne oder Ossifikationszentren. Die Ossifikationszentren entstehen bei Nestflüchtern vor, bei den Nesthockern zumeist erst nach der Geburt.

Testatanforderungen

„Einteilung, Arten und Aufbau der Knochen, Aufbau und Funktionen des Periosts Überblick über die Knochenentwicklung – desmale/chondrale Ossifikation (ohne histologische Details)“

Beispiele Praktika

Die Bilder der Praktika findest du im hier.