Knochen


N. J.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die Grundlagen der Knochenphysiologie und deren Störungen auf Universitätsniveau. Sie behandeln Themen wie die Bildung und Resorption von Knochen, die verschiedenen Arten von Knochengewebe, die Ossifikation und deren Störungen, sowie die Calciumhomöostase und deren Regulation. Besonders fokussiert wird auf die Heilungsphasen von Frakturen, die Rolle der Osteoblasten und Osteoklasten, sowie auf spezifische Erkrankungen wie Osteoporose, Rachitis und Osteomalazie. Diese Karteikarten sind ideal für Medizinstudenten und Biologiestudenten, die sich mit der Physiologie und Pathologie des Skelettsystems vertraut machen möchten.
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Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
08.02.2015 / 10.02.2015

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5 Funktionen des Knochens

  • Teil des Bewegungsapparates
  • mechanischer Schutz (Herz, Lunge)
  • Überträger von Schalwellen - Gehörknöchelchen
  • Speicher für Calcium
  • Blutzellbildung: rotes Knochenmark

Zusammensetzung Knochen

  • 10 % H20
  • 65 % anorganisch
    • Hydroxylapatit
    • Calciumcarbonat
    • Magnesiumcarbonat
  • 25 % organisch
    • 95 % Kollagenfasern
    • 5 % Interzellulärsubstanz

Aufbau Knochen

  • außen: kompakte Schicht (Substantia compacta) 
  • innen:  Bälkchenwerk (Substantia spongiosa) bildet den Markraum 

3 Knochenarten mit Beispiel und Aufbau

  • Röhrenknochen (Extremitäten)
    • Mittelstück
    • Endstücke, mit Spongiosa gefüllt
  • platte, breite Knochen (Schulterblatt, Rippen)
    • zwei kompakte Schichten mit wenig Spongiosa im Raum
  • kurze Knochen (Wirbelsäule, Kniescheibe)
    • unregelmäßige Gestalt
    • viel Spongiosa, dünner Knochen mantel

Aufbaus eines Röhrenknochens

proximale Epiphyse

  • proximaler Gelenkknorpel 
  • proximale Epiphyse 
  • prox. Epiphysenfugenknorpel 

Diaphyse

  • Spongiosa schwamartiges Gewebe in der Compactahöhle
  • Compacta - dicke Schutzschicht
  • Cavum medullare (Markhöhle) 
  • Periost - Gewebeschicht mit ernährender und regenerativer Funktion für den Knochen
  • Spongiosa 

distale Epiphyse

  • distaler Epiphysenfugenknorpel 
  • distale Epiphyse  
  • distaler Gelenkknorpel  

Keimblätter der Embryonalentwicklung

1. Ektoderm      
  Haut, Nervensystem, Gastrointestinal Trakt, 
Sinnesepithelien (Ohr, Auge, Nase), u.a.  
 
2.   Mesoderm - mittleres Keimblatt 
      Bindegewebe, Knorpel, Knochen,  
      Muskulatur, Blutgefässe, Blutzellen u.a. 
 
3. Entoderm  
      Schilddrüse, Thymus, Leber, Pankreas,  
      Atmungsorgane, u.a.

Knochenneubildung und Abbau ausgehend von undifferenzierten Mesenchymzellen

 

Bildung: 

  • Fibrozyten
  • Knochenmark
  • Fettgewebe
  • Vorläuferzellen
    • Osteoblast + Mineralien (Ca2+) --> Osteozyt

Abbau

  • Vorläuferzellen
    • Makrophage - Monozyt --> Osteoklast, Ausschüttung proteolytische Enzyme, 100x schneller als Aufbau

Arten des Knochengewebes

Geflecht- oder Faserknochen 
 
•  verknöchertes Bindegewebe  
•  wenig anorganische Substanz, Matrix ohne erkennbare Ordnung 
•  Zwischenstufe bei chondraler (indirekter) Ossifikation 
•  während der Embryonalentwicklung angelegt  
•  nach der Geburt durch Lamellenknochen ersetzt 
•  in einigen Geweben bleibt er erhalten  (knöchernes Labyrinth (Ohr) und Teile des Gehörganges) 
 
Lamellenknochen 
 
•  nach statischen Gesichtspunkten parallel und zentrisch geschichtet 
•  Osteon (Havers-System) als strukturelle Grundlage  
•  metabolisch aktives Kalzium-Depot 

Osteonaufbau

  

Formen der Ossifikation

 

desmal/direkt

  • Vorläuferzellen -->  Osteoblasten -->  Mineralisation -->  Osteozyten 
  • Auflösung durch Osteoklasten 
  • Bei flachen Knochen (Schlüsselbein, Schädelknochen)
    • Vorläuferzellen -->  Osteoblasten --> Osteoid --> Mineralisation --> desmaler Knochen, außen neuer Osteoidsaum

echondral/indirekt

  • Chondroblasten wandeln sich in Osteoblasten um 
  • Chondroklasten lösen Knorpel auf 
  • bei Extremitätenknochen, Becken, Wirbelsäule 

Darstellung Knochenwachstum

Wachstum

Störung der Ossifikation 

Chondrodystrophie bsp. Zwerg und Dackel
 
• Störung der enchondralen Ossifikation 
• Verkürzung der langen Röhrenknochen 
• Desmale Ossifikation ist ungestört 
• wird autosomal-dominant vererbt 

Heilungsphase Knochen mit Zeit und Eigenschaft

  1. Hämatomkallus (1-5d) 
    • perifrakturelles Hämatom mit Gerinnungsvorgängen, "fibrinöse Verspannung" der Fragmente. Fraktur mobil
  2. Wundleimkallus (5-10d)
    • gelatinöse Masse mit Abbaustoffen  (Autolysine); Einwanderung von  Fibroblasten und Kapillaren in die Gerinnsel, Umwandlung des Hämatoms in unreifes Bindegewebe (Granulationsgewebe). Fraktur noch mobil; verschmälerter Bruchspalt durch  verstärkten Muskeltonus („Frakturkompression")  
  3. Granulationskallus (10-15d) 
    • Zelldifferenzierung mit Proliferation von Fibro-, Osteo- u. Chondroblasten sowie Bildung von interzellulären Fasersystemen, Osteoid, Chondroidmatrix.  Fraktur "zieht an" 
  4. provisorischer Kallus (15-21d)
    • Osteoklastentätigkeit, Ersatz nekrotischen Knochens an den Fragmentstümpfen durch Resorption und Neubildung.  Bildung einer Knochenmanschette zur Stabilisierung, Umwandlung von Kallus und Osteoid in verkalkte Knochentrabekel (enchondrale Ossifikation); Fraktur "federt", u. U. bewegungsstabil; Schwinden der  Schmerzen  
  5. endgültiger Kallus (21-60d)
    • Modellierung (v. a. durch Volumenabnahme) u. Konsolidierung der neu gebildeten Knochenmassen, Ersatz des Fasermarks durch Fettmark, Wiederherstellung der Markhöhle. Fraktur "fest" und belastungsstabil; röntg.: abgeschlossene Rekalzination ("knöcherne Heilung")

Knochenmark - Eigenschaften

Blutbildungsorgan 
 
• nur räumliche Beziehung zum Knochen 
• entsteht aus eingewanderten Myeloblasten und Hämozytoblasten aus 
  der Kambiumschicht des Periosts (Beinhaut) 

Knochenmark - Aufgaben

•  während des Wachstums 

  •  Vermehrung der Blutzellen entsprechend dem Körperwachstum 
  • rotes Knochenmark füllt alle zur Verfügung stehenden Markräume 

 •  bei ausgewachsenen Individuen 

  • nur Erhaltung der Zahl der Blutzellen 
  • rotes Knochenmark an den Endstücken der Röhrenknochen teilweise in „Fettmark“ (ca. 50 %) umgewandelt, das vorwiegend  Fettzellen enthält. 

Eigenschaften Calcium Homöostase

3Hormone des Stoffwechsels

• Knochen dienen als Calciumspeicher 
• Einbau durch Osteoblasten 
• Freisetzung durch Osteoklasten 

  • Calcitonin   (C-Zellen der Schilddrüse) 
  • Calcitriol   (aus Vit. D 3  in der Niere) 
  • Parathormon  (Nebenschilddrüse) 

Bildung Calcitrol

  • Cholekalziferol (Vitamin D3)-Aufnahme durch Nahrung oder Produktion in der Haut (UV) über Prävitamin D aus 7-Dehydrocholesterin
  • Leber: Modifikation zu 25-OH-Cholekalziferol
  • Niere: Modifikation zu 24, 25-(OH) 2 -Cholekalziferol (unwirksame Verbindung) oder 1, 25-(OH) 2 -Cholekalziferol = Calzitriol

Steuerung der Calciumhomöostase durch:

  • abweichende Zustände und Neuanpassung

  • Nebenschilddrüse steuert PTH-spiegel
  • Hypocalcämie, Hypercalcämie
  • Hypo: mehr PTH --> mehr Calcitrol (Niere), weniger Ca-Exkretion (Niere)--> höhere Ca-Resorption Dünndarm, Ca-Mobilisation Knochen
  • Hyper: umgekeht, zusätzlich Calcitonin-Bildung für gesteigerte Exkretion unf schlechtere Mobilisation

3 Störungen der Calcium Homöostase 

  • Hypocalcämische Gebärparese 
  • Rachitis, Osteomalazie 
  • Osteoporose 

3 Störungen der Calcium Homöostase 

  • Hypocalcämische Gebärparese 
  • Rachitis, Osteomalazie 
  • Osteoporose 

Erklärung Gebärparese und Lösung

  • durch Geburt erhöhter Ca-Bedarf für Laktation
  • Körper nicht darauf eingestellt plötzlich mehr Ca zu brauchen
  • zu geringe Resorption und Mangelerscheinung, bspw. Krämpfe

Lösung:

  • Senkung des Ca-Gehalts im Futter vor der eburt --> erhöhte Resorption in Dünndarm
  • Gabe von Vitamin D3 bei Geburt --> Calcitrol-Bildung--> deutlich verbesserte Resorption

Rachitis Ursache Folgen

Ursachen

  • erblich
  • zu wenig der Sonne ausgesetzt

Folgen

  • Vitamin D Mangel --> zu geringe Calcitrol Ausschüttung --> bspw. Wirbelsäulenkrümmung

Osteomalazie und seine Folgen

  • Vitamin-D-Mangel Erwachsene
  • lange Beine, gestauchter Rumpf 
  • Deformationen des Beckens 
  • u. a. Probleme bei Geburten 

Osteoporose Ursache Folgen

Ursache Östrogenmangel 

--> mit Frakturen einhergehender Verlust bzw. eine Verminderung von Knochenmasse-, struktur und -funktion  

--> verringerte Aktivität der Osteoblasten und reduzierte Hemmung der Aktivität der Osteoklasten 

---->>> Knochen wird poröser

Étudier