11 MZB II - Slomianka
Bindegewebe Knorpelgewebe Knochengewebe Fettgewebe Knochenbildun
Bindegewebe Knorpelgewebe Knochengewebe Fettgewebe Knochenbildun
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Lernkarten
Periost
Aufbau
Als Periost bezeichnet man eine dünne Gewebeschicht, welche die Außenfläche aller Knochen überzieht. Sie erfüllt ernährende und regenerative Funktionen.
- äussere Knochenhaut
- bekleidet die äussere Knochenoberfläche
straffes, kollagenes Bindegewebe, unterteilt in
- Stratum fibrosum aussen
- Stratum osteogenicum innen,
-> enthält Chondround Osteoprogenitorzellen für appositionelles Knochenwachstum und Frakturheilung
Anheftung durch in den Knochen einstrahlende Kollagenfasern (SharpeyFasern)
reich an Nervenfasern (Schmerzempfindlichkeit des Periosts), Blut- und Lymphgefässen
Endost
Aufbau
Funktion
Das Endost ist ein dünne Bindegewebsschicht, die das Innere des Knochens auskleidet.
-> innere Knochenhaut
-> bekleidet die innere Knochenoberfläche einschliesslich der Kanalsysteme in der Compacta
dünne Lage von abgeflachten Knochendeckzellen auf nichtverkalkter Matrix
- enthält Osteoprogenitorzellen
-> lokal aktiv: Knochenumbau, primäre Frakturheilung und Osteoclastenaktivierung
- eilnahme an der Regulation der Haemopoiese (Bildung der Blutzellen) durch das Endost der Spongiosa
Knochen:
Lamellenknochen:
Lamellenformen
- innere und äussere General/Zirkumferenzlamellen
-> umfangen den gesamten Knochen parallel zur inneren und äusseren Oberfläche
- Spezial/Osteonlamellen der Osteone
-> kleine Systeme konzentrischer Lamellen
- Schaltlamellen
-> durch den Knochenumbau entstandene Fragmente von Osteonen oder isolierte Teile der Generallamellen
Knochen:
Compacta:
Versorgung
perforierende kleinste Arterien und Arteriolen
- hergeleitet aus Gefässen des Knochenmarks und des Periosts
- Verbindungen zu den Gefässen der Havers-Kanäle
Knochenumbau:
Aufbauende/Abbauende Zellen
Welche Ziele verfolgt der Knochenumbau
Abbau existierenden Knochens durch Osteoclasten
Aufbau neuen Knochens durch Osteoblasten
- Wachstum
-> „Leichtbauweise“: Optimierung vom Verhältnis Knochenmasse/Belastbarkeit
- Knochenerneuerung
-> Alterung der Matrix, Mikroläsionen
- Knochenanpassung
-> Lastveränderungen, z.B. Immobilität (-1-2% der Spongiosa/Woche bei Bettlägerigkeit)
- Kalziumhomeostase (Die Homöostase ist das physiologische Streben nach Einhaltung eines Gleichgewichts, das für die Lebenserhaltung und Funktion eines Organismus oder eines Organs notwendig ist)
kontinuierlicher, lebenslanger Prozess
-> Balance typisch negativ: Verlust von Knochenmasse im Alter
Osteoblasten
Hauptaufgabe
Herkunft
Weiterentwicklung
Osteoblasten sind spezialisierte Knochenzellen, die aus dem embryonalen Mesenchym entstehen. Ihre Hauptaufgabe liegt in der Synthese der kollagenen Knochenmatrix (vorwiegend Kollagen Typ 1).
Matrix-bildende Zellen
aus Progenitoren in Endost/Periost (adult) oder Mesenchym (Entwicklung)
werden in die Matrix eingelagert und differenzieren zu Osteozyten
Osteoid
Diese Grundsubstanz, die von den Osteoblasten produziert wird, heißt auch Osteoid.
-> noch nicht verkalkte organische Knochenmatrix
Osteoclasten
Entstehung aus...
Aktivierung
Funktion
Inhibition
Osteoklasten sind mehrkernige (30+) Riesenzellen, die durch Fusion von mononukleären Vorläuferzellen aus dem Knochenmark entstehen. Sie gehören zum mononukleär-phagozytären System (MPS). Ihre Hauptaufgabe ist die Resorption der Knochensubstanz.
Stammzellen im Knochenmark -> Monozyten im Blut -> Differenzierung zu Makrophagen durch M-CSF
Aktivierung: Anlagerung an den Knochen und Versiegelung (Integrin-abhängig) eines subosteoclastischen Kompartiments, Bildung der „ruffled border“
Abgabe von H+ und u.a. Kollagenasen -> Knochenresorption, Kalzium-Freigabe
-> Entstehung einer Resorptionsbucht (HowshipLakune)
Inhibition durch Calcitonin: Peptidhormon, C-Zellen der Gl. thyroidea (Schilddrüse)
-> direkter Effekt
-> verminderte Matrix Resorption
-> verminderte Kalzium-Freigabe
Knochenumbau in der Spongiosa:
Geschwindigkeit
Wo/Was
Resorption und Neubildung von Knochen an bestehenden Trabekeln durch Osteoclasten und Osteoblasten
-> 5-10 mal schneller als in der Compacta
entsprechend der Last und Lastverteilung
-> keine Neubildung von Trabekeln, und ein Trabekel, das unterbrochen (Lastverlust) wird, wird resorbiert
Knoochenumbau in der Compacta:
Prinzip/Ablauf
Fettgewebe:
funktionelle Typen
-> jeweilige Funktion
funktionelle Typen auf zellulärem Niveau
- weisses Fettgewebe: Fettspeicherung, Isolation, mechanische Funktion
- braunes Fettgewebe: Wärmeproduktion
Weisses Fettgewebe
% Körpergewicht
funktionelle Typen nach Lokalisation
-> Lokalisation/ Eigenschaften
15-25% des Körpergewichts bei Normalgewicht
Baufett: mechanische, polsternde Funktionen
- z.B. Handteller, Fussohle, Orbital- und Wangenfett, Gesäss, perirenales Fett (Fett um die Nieren)
- wird nur bei extremer Abmagerung abgebaut
Speicherfett: Energiedepot
- vorwiegend subkutan (isolierend 65%), Bauchhöhle: Omentum majus und Colon - viszerales Fett
- relativ schneller Fettaustausch abhängig von der Energiebalance
-> metabolisch recht aktives Gewebe
- geschlechtsspezifische Verteilungsmuster
-> sekundäre Geschlechtscharakteristika
- endokrin aktiv: Leptin -> Hypothalamus:
↓ Appetit-anregende ↑ Appetitzügelnde Transmitter
Weisses Fettgewebe:
Adipozyten:
Form
Inhalt
was befindet sich zwischen den Zellen
Adipozyten sind die Fett speichernden Zellen des weißen und braunen Fettgewebes
- grosse (70-120 µm Ø), runde oder polygonale Zellen
- sehr dünner Zytoplasmasaum (1-2µm dick) mit oft abgeflachtem Zellkern (zusammen: Siegelring)
-> schwer zu sehen: grosse Zelle mit „normalem“ Zellkern -> ein Kern ist nicht immer in der Schnittebene
gefüllt von einem grossen Fetttropfen -> unilokuläres/univakuoläres Fettgewebe
-> bei der Behandlung des Gewebes für LM Standardfärbungen wird das Fett gelöst -> es bleibt ein ungefärbter Raum (Vakuole)
zwischen den Zellen lockeres kollagenes Bindegewebe mit kleinen Gefässen und Nervenfasern
Weisses Fettgewebe:
Adipozyten:
Lokalisation der Organellen
Caveolae
Umgebung des Fettes
Organellen überwiegend perinukleär (Perinukleär bedeutet "um den Zellkern herum" bzw. den Zellkern umgebend.)
Caveolae der Zellmembran
-> Oberflächenvergrösserung
(Ω-förmige Einbuchtungen der Plasmamembran)
Fett umgeben von Proteinen (Perilipin A und B) und einem Geflecht von Intermediärfilamenten (Vimentin)
-> Perilipin: Barriere für Lipasen – öffnet sich bei Perilipinphosphorylierung nach adrenerger Stimulation -> Lipolyse (auflösung des Fetts)
Braunes Fettgewebe
Funktion (während der Entwicklung)
Lokalisation
das Gewebe ist sehr reich vaskularisiert und gut innerviert (sympathisch)
Thermoregulation während der Entwicklung, danach Differenzierung zu weissem Fettgewebe (5% des Körpergewichts bei Geburt)
Nacken, interscapular, perirenal (um die Niere herum), anteriores Mediastinum (im Herzen)
Braunes Fettgewebe:
Adipozyten:
Grösse
"Braun"...?
Lokalisation des Fettes (innerhalb der Zelle)
Adipozyten kleiner als im weissen Fettgewebe (~30 µm Ø)
grosser, runder, zentraler Zellkern
sehr hohe Mitochondriendichte – braune Farbe der mitochondrialen Cytochrome
zahlreiche Fetttröpfchen im Zytoplasma – multi(pluri)lokuläres(vakuoläres) Fettgewebe
Adipogenese
Wann findet die A statt
-> weisses Fettgewebe vs. Braunes Fettgewebe
vorläufer
Phänomen der Bildung von Fettzellen
aus dem embryonalen Mesenchym in der 4. 8. Woche in der Nähe von Blutgefässen -> braunes Fettgewebe
weisses Fettgewebe vom 5. Monat prenatal bis frühkindlich, dann bis zur Pubertät abnehmende Neubildung
aus Lipoblasten/Präadipozyten nach PPARγ2 und IGF Stimulation
konstante Adipozytenzahl in adulten Individuen – bestimmt max. Gewicht
Adipositas
Verbreitung
Risiko
- Übergewicht Schweiz (25-44J): 38% der Männer (25-44J), 17% der Frauen (25-44J), >44 etwas höher
- Adipositas2012 M11% F9% - steigend
- kL USA2012 Adipositas 30% - stabilisierend
Risikofaktor für u.v.a. Erkrankungen von HerzKreislauf (z.B. Bluthochdruck), endokrinen Organen (z.B. Diabetes Typ II) und Bewegungsapparat
-> kein Organsystem ausgenommen
-> Risiko abhängig von der Fettverteilung
-> viszeral > subkutan
Lipödem
Auftreten
„Reiterhosenfettsucht“
-> atypische Häufung von Fettgewebe an Oberarmen, Hüften oder Oberschenkeln
fast ausschliesslich Frauen
- nach Pubertät, Schwangerschaft oder Menopause
->hormonelle Veränderungen
- genetische Prädisposition, x-linked oder autosomal
- keine klar definierte Etiologie, relativ selten
Fomren der Ossifikation
Membranäre Ossifikation
- Bindegewebsknochen –> direkte Knochenbildung angeregt im Mesenchym
Chondrale Ossifikation
- Knochenbildung durch Umwandlung eines Knorpelmodels des Primordialskeletts in einen Knochen
- enchondral: Ersatzknochen – indirekte ossifikation
- perichondral: membranäre Ossifikation
Membranäre Ossifikation
synonym
Prinzip
Die desmale Ossifikation oder direkte Ossifikation ist eine Form der Bildung von Knochengewebe(Ossifikation), bei der der Knochen direkt aus dem embryonalen Bindegewebe gebildet wird.
auch desmale oder intramembranöse Ossifikation
Bei der desmalen Ossifikation entsteht der Knochen direkt aus gut vaskularisiertem Mesenchym, indem sich multipotente Mesenchymzellen zu Osteoblasten differenzieren, die dann die Produktion von Osteoid (Knochengrundsubstanz) aufnehmen.
-> lokale Differenzierung von Progenitoren (bone morphogenetic proteins, BMPs) des Mesenchyms zu Osteoblasten
-> Ossifikationszentrum
-> Einlagerung von Osteoblasten in die Matrix
-> Differenzierung zu Osteozyten
Membranäre Ossifikation:
Ablauf der Ossifikation
Verkalkung des Osteoids
Bildung der primären Spongiosa
In desmal ossifizierenden Knochen entsteht die primäre Spongiosa durch Fusion von Verknöcherungspunkten; die entstehenden primären Trabekel bestehen aus Geflechtknochen
-> umschlossene, vaskularisierte Bindegewebsräume
->primäres Knochenmark
Kompaktierung („Füllung“) des Knochens um Gefässe des primären Knochenmarks
-> primäre Osteone der primären Compacta
-> durch Umbau (sekundäre Osteone) zur typischen Compacta-Struktur
Membranäre Ossifikation:
Knochen, die durch membranäre Ossifikation gebildet werden
Wann beginnt der Ab-/umbau
Knochen, die durch membranäre Ossifikation gebildet werden:
- Schädeldach
- Gesichtsschädel
- Schlüsselbein (Clavicula)
Der Knochenabbau und Umbau beginnt schon kurz nach dem Beginn der Knochenbildung -> Osteoclasten
Chondrale Ossifikation
wann und wo tritt sie ein
Die chondrale Ossifikation oder indirekte Ossifikation ist eine Form der Bildung vonKnochengewebe (Ossifikation), bei der der Knochen nicht direkt aus dem Bindegewebe, sondern über eine Zwischenstufe aus Knorpel gebildet wird.
ab ~7. Embryonalwoche perichondrale Ossifikation im Bereich der Diaphysen der Knorpelmodelle im Primordialskelett
Chondrale Ossifikation:
Ablauf/Prinzip
-> Differenzierung von Osteoblasten aus dem Perichondrium
-> Bildung einer perichondralen Knochenmanschette durch membranäre Ossifikation
Verkalkung des Knorpels und Hyperthrophie zentraler Chondrozyten - Abgabe von VEGF (vascular endothelial growth factor)
Einwachsen einer „osteogenen Knospe“ (osteogenic bud) mit Gefässen und begleitendem Mesenchym in den Knorpel
-> Abbau des Knorpels dabei durch Osteoclasten (Chondroclasten)
-> primäres Ossifikationszentrum der enchondralen Ossifikation
Chondrale Ossifikation:
Enchondrale Ossifikation
Ablauf/Prinzip
Hier erfolgt die Verknöcherung des Knochens von innen, von der Mitte der Knorpelmatrix, her. Es sprießen Blutgefäße in das Knorpelgewebe ein, die von Mesenchymzellen begleitet werden. Diese wandeln sich zu Chondroklasten und Osteoblasten um, die dann das Knorpelgewebe sukzessiv in Knochen umwandeln. Dieser Form der Ossifikation begegnet man später beim wachsenden Knochen im Bereich der Epiphysenfugen.
Differenzierung von Osteoblasten aus dem Mesenchym
Bildung von Knochen auf einem Grundgerüst aus verkalktem Knorpel -> primäre Spongiosa mit primärer Markhöhle
Bildung von sekundären (in den Epiphysen, postnatal) Ossifikationszentren – Anzahl abhängig von der Knochenform
Dickenwachstum
-> appositionelles Knochenwachstum aussen – Knochenabbau innen
Epiphysenfuge/scheibe
- verbleibender hyaliner Knorpel zwischen den Ossifikationszentren der Meta- und Epiphysen
- Grundlage für das Längenwachstum der Röhrenknochen
Epiphysenfuge:
was passiert dort?
- Apoptose der Chondrozyten
- Resorption der Septen zwischen den Chondroblastenlakunen durch Osteoclasten in der Eröffnungszone
-> Bildung der Knorpeltunnel
-> Es verbleiben die verkalkten longitudinalen Knorpelwände
- Ossifikationszone: Einwachsen von Kapillaren und Bindegewebe
-> Osteoblastendifferenzierung und Aufbau von Knochen auf dem verbliebenen Knorpelgerüst
-> primäre Spongiosa
- Knochenumbau im Wachstumsverlauf
- Verknöcherung der Epiphysenfugen am Ende der Pubertät
Frakturheilung:
Primäre Frakturheilung
{Wenn durch operative Osteosynthese (mittels Platten und Schrauben) optimale Adaptation (Abstand < 1mm) und stabile Fixation der Frakturenden erreicht werden, entsteht ohne Umwege Lamellenknochen im Frakturspalt. Die Lamellen sind zunächst parallel zum Spalt, d. h. quer zur Längsachse des Knochens ausgerichtet (Spaltheilung). Im Zuge des Umbaus durchbohren Osteoklasten die quer stehenden Lamellen, und die Frakturenden werden durch neue Osteone miteinander „verdübelt“. }
- bei bündigem Schluss und fester Apposition der Frakturenden
- ähnelt dem normalen Knochenumbau ausgehend von den gebrochenen Enden der Osteone
- die Fraktur wird von neuen Osteonen durchwachsen
Frakturheilung:
sekundäre Frakturheilung
{Die Frakturheilung führt über den Umweg einer Narbe aus Binde- und Knorpelgewebe innerhalb von Wochen zur Überbrückung des Bruchspalts durch eine tragfähige, knöcherne Narbe (knöcherner Kallus). Dieser besteht zunächst aus Bälkchen von Geflechtknochen und ist dick und klobig. Im Zuge des anschließenden Umbaus werden im Verlauf von vielen Monaten die ursprünglichen Konturen des Knochens sowie die Lamellen-Architektur wiederhergestellt.}
- bei einem Frakturspalt
- Hämatomkallus (1-5 Tag)
- 1-2 Wochen: Bindegewebekallus reich an Makrophagen und Fibroblasten
- Bildung von Knorpel
- Knorpelkallus und Geflechtknochen durch Periost abgeleitete Progenitoren
4-6 Wochen: Umbau des Knorpelkallus in Knochen
Marfan Syndrom
Ursache
Kongenitale (angeborene) Wachstumstörung
Fibrillin- oder TGF-β (transforming growth factor)-Mutation
-> Matrixumbaudefekte
-> schwache Bänder/Ligamente TGF-β beeinflusst auch Chondrozytenproliferation
Wachstumshormon der Hypophyse;
Kongenitale Wachstumstörungen
GH (growth hormon, somatotrophes Hormon - STH)
indirekter Effekt über IGF (insulin like growth factor) der Leber
zu viel: Acromegalie (Marie-Syndrom), Gigantismus
zu wenig: hypophysärer Zwerg- oder Minderwuchs
Osteoporose
betroffene
Als Osteoporose bezeichnet man eine das Skelettsystem betreffende Erkrankung, die durch eine gestörte Remodellierung der Knochensubstanz und eine dadurch bedingte pathologischeMikroarchitektur der Knochen gekennzeichnet ist.
-> häufige Knochenbrüche; Wirbelkörpereinbrüche (KompressionsFrakturen), Femurfrakturen in Hüftgelenksnähe
niedrige Knochenmasse in der Wachstumsphase kombiniert mit übermässigem alterbedingtem Verlust an Knochenmasse
-> Knochenschwund
primär (nicht als Folge anderer Erkrankungen) 95%
80% der Betroffenen sind Frauen nach der Menopause
Paget-Syndrom
Auftreten
Osteodystrophia deformans
Knochenerkrankung, die mit einem pathologisch gesteigerten Knochenumbau einhergeht. Es wechseln sich Episoden erhöhter Osteoklastentätigkeit mit Phasen überschießender Osteoblastentätigkeit ab. Der Knochenabbau ist in der Regel subkortikal, der folgende Knochenanbau findet hingegen am Periost statt. Endergebnis ist ein Knochen mit gestörter Architektur und eingeschränkter Belastbarkeit.
>60J; Inzidenz: 3-4%; chronisch, progressiv
Männer > Frauen
fokale Osteclasten Vermehrung und Hyperaktivität
-> erhöhte Osteoblasten Aktivität
-> „chaotischer“ Knochenumbau
-> schwacher Knochen, vermehrt Mikrofrakturen, Osteolyse; reaktive Verdickung der Compacta
-> Progression ~1cm/Jahr