Skelettsystem – Knochen – Knochengewebsarten

Ausbildung Tierphysiotherapie / Pferdephysiotherapie / Bereich Anatomie

Knochen unterscheiden sich in Lamellenknochen und Geflechtknochen. Die lateinische Bezeichnung für Lammellenknochen lautet OS membranaceum lamellosum, Geflechtknochen heissen Os membranaceum reticulofibrosum.

Als Geflechtknochen bezeichnet man verknöchertes Bindegewebe. Es wird nach der Geburt durch Lamellenknochen ersetzt und ist das einfaches Knochengewebe. Bei Knochenneubildung wird Geflechtknochen zunächst aufgebaut und befindet sich bspw. im Innenohr, aber auch im äusseren Gehörgang und an den Ansatzstellen der großen Sehnen.

Lamellenknochen sind hingegen differenzierter als Geflechtknochen und besitzen als Grundstruktur das Osteon (Havers-System). Die Kollagenfasern sind streng konzentrisch angeordnet oder verlaufen parallel als Knochenlamellen. Im adulten Organisamus  sind die Lamellenknochen am meisten verbreitet. Beispiele für Lamellenknochen sind alle Röhrenknochen, alle platten und sowie die kurzen Knochen.

Skelettsystem – Knochen – chondrale Ossifikation

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Bei der chondralen Ossifikation verknöchern die mesenchymalen Bindegewebszellen indirekt mit einem knorpeligem Stadium im Übergang

Vorgang:

  1. Mesenchymale Stammzellen
  2. knorpeliges Primordialskelett (knorpelige Skelettelemente, Platzhalter für spätere Knochen)
  3. “unreifer” Geflechtknochen (primäre unreife Form des Knochens,Kollagenfasern der Knochenmatrix nicht ausgerichtet, sondern kreuz und quer)
  4. “reifer” Lamellenknochen (Ersatzknochen)

Die Neubildung von Knochen aus hyalinem Knorpel heisst chondrale Osteogenese, die sich wiederum in perichondrale Ossifikation (Verknöcherung von Außen) und enchondrale Ossifikation (verknöcherung von Innen) untergliedert.

Perichondrale Ossifikation:

Osteoprogenitorzellen des Perichondrium (Knorpelhaut) entwickeln sich zu Osteoblasten (primäre, direkte Ossifikation), wobei sich die Entwicklung von der Diaphysenmitte (Mitte des Knochenschaftes) zu den Epiphysen (Knochenenden) hin ausbreitet. Dieses Perichondrium wird zur Knochenhaut (Periost). Andererseites hemmt der desmale Knochenmantel den Knorpelstoffwechsel und damit den Aufabu der Knorpelmatrix, die dann verkalkt. Einsprossende Gefässeliefern dann einerseits mit Chondroklasten, die den restlichen Knorpel zerstören, andererseits  leifern sie Osteoblasten, die in der Knochenmarkhöhle die enchondrale Ossifikation vorantreiben. Diese Vorgänge bilden in der Markhöhle die knöcherne Substantia spongiosa (Knochemschwammsubstanz). Die primäre Markhöhle wird zusammen mit dem bltbildenden Gewebe als sekundäre Markhöhle bezeichnet.

Enchondrale Ossifikation:

Die enchondrale Ossifikation ist insbesondere an der Epiphysenfuge, der Wachstumszone – zwischen Diapphyse und Epiphyse des Röhrenknochens – ausgeprägt. Die Epiphysenfuge ist für das Längenwachstum relevant. Durch eine desmale Knochemanschette wird der Knorpelwachstum in Richtung der Epiphysen gelenkt, was das Längenwachstum des Knochens (zunächst des Konrpels) mit sich bringt.

In der Umbauzone sind verschiedene Zonen erkennbar. (von außen nach innen)

  1. Epiphyse
  2. Reservezone
    Sie besteht aus hyalinem Knorpel, Condrozyten sind verstreut
  3. Proliferationszone
    Teilung der Knorpelzellen / Mitose
  4. Zone des Säulenknorpels – Anordnung in Form einer Säule an der Längsachse des Knochens  – Säulenknorpel
  5. Zone des Blasenknorpels – Die Knorpelzellen werden in Richtung Diaphyse immer größer (Blasenknorpel)
    Die Interzellularsubstanz degeneriert und weist Kalkeinlagerungen auf.
  6. Verknöcherungszone / Eröffnungszone
    Die Knorpelzellen gehen ein oder werden durch Chondroklasten abgebaut. Hierhin gelangen Osteoblasten durch die einsprießenden Gefäße und beginnen mit der Bildung von Osteoid, der Knochengrundsubstanz) durch desmale Ossifikation (Geflechtknochenbildung). Nach Geburt werden die Geflechtknochen durch Lamellenknochen ersetzt.
    In der Knorpelgrundsubstanz kommt es zu Kalzifizierung
  7. Markhöhle

Skelettsystem – Knochen – Desmale Ossifikation

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Bei der desmalen Ossifikation werden Oseoblasten bei der Matrixbildung weit verteilt und differenzieren sich zu Osteozyten. Die hierbei ensthstehenden Knochen werden auch Bindegewebsknochen, oder Deckknochen genannt.

Bei der desmalen Ossifikation verknöchern mesenchymale Bindegewebszellen direkt.

Hier die Abfolge:

  1. Mesenchymzellen (mesodermale Bindegewebszellen) werden zu
  2. Präosteoblasten (Vorläufer der Osteoblasten) werden zu
  3. Osteoblasten (Knochenbildungszellen, bilden Osteoid – die unverkalkte, nicht mineralisierte organische Grundsubstanz s.u.) werden zu
  4. Osteozyten (Knochenzellen) werden zu
  5. Bindegewebsknochen (Deckknochen)

 

Osteoid:

Das von den Osteoblasten gebildete Osteoid besteht zu über 90 % aus Kollagen Typ I, aus Proteoglykanen und Glykosmainoglykanen und verschiedenen Knochenproteinen. Für das Osteoid wird Vitamin C benötigt.  Osteoblasten bauen sich wiederum in das Osteid ein. Die Mineralisierung erfolgt über Vitamin D vom Osteoid zum Ossein.

Ossein:

Das Ossein ist das schwammartige Grundgerüst des Knochens. Es besteht zum großen Teil aus Kalziumphosphat und zu kleineren Teilen aus Kalziumcarbonat, Magnesiumphosphat und Kalziumflourid. Alle anorganischen Bestandtteile gelangen über die Blutversorgung in das Osteoid.

Neben des knochenaufbauenden Osteoblasten und Osteozyten, gibt es Osteoklasten, die den Knochen abbauen.

 

Skelettsystem – Knochen – Osteogenese

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Die Bildung von Knochen bezeichnet man als Osteogenese bzw. Ossifikation. Man unterscheidet zwischen der chondoralen (Knorpelgewebe)  Osteogenese und der desmalen (Bindegewebe) Osteogenese.

Das Knorpelskelett dient als embryonales Stützskelett “Primordialskelett“. Der Knorpelteil nimmt den Platz für die späteren Knochen ein, die zum Großteil durch die chondrale Ossifikation (indirekte oder sekundäre Verknöcherung) gebildet werden. Durch chondrale Ossifikation entstehen Geflechtknochen, die dann in der weiteren Entwicklung durch  Lamellenknochen ersetzt werden.

Die chondrale Ossifikation beginnt im Ossifikationszentrum im Embryonalstadium und endet teilweise erst im ausgewachsenen Zustand.

Neben der chondrolaren Ossifikation findet die desmale Ossifikation ohne die Zwischenstufe der Verknorpelung statt. Hier werden die Bindegewebsknochen gebildet (Schädeldach, Schlüsselbein, Schädel).

Bei der appositionellen Ossifikation wird Knochengewebe an bestehendes Gewebe angelagert. Hierdurch wird die Knochendicke verändert.

Skelettsystem – Knochen – Aufgaben

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Die Knochen im Körper haben verschiedene Aufgaben / Funktionen, wobei sich die Funktion in der Architektur der Knochen wiederspeigelt:

  1. Stützung und Bewegung des Körper
  2. Schutz der Weichteile (Schädel, Brust)
  3. Stoffwechsel
  1. Blutbildung (Hämatopeose) / rotes Knochemark
  2. Mineralstoffhaushalt / Phosphor- und Kalziumspeicher

Der Knochen adaptiert ständig Umwelteinflüsse (Druck- /Scher- / Zugkräfte) in den er sich lebenslang auf- oder abbaut.

ca. 66 % des Knochens sind anorganisch. Durch Entkalkung wird der Knochen biegsam (Säure).

ca. 34 % des Knochens bestehen aus organischen Stoffen. Durch Mazeration mittels Base wird der Knochen brüchig.

 

Skelettsystem – Knochen – Osteologie

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Die Osteologie (Knochenlehre) ist die Lehre vom Skelettsystem.

Der Knochen (lat. Ossa) ist ein Organ, das sich aus fünf Grundbausteinen zusammensetzt (Röhrenknochen):

  1. Periost (äußere Knochenhaut, auch Periosteum)
  2. Knochengewebe
  3. Endost (innere Knochenhaut, auch Endosteum)
  4. Medulla Ossium (Das in der Markhöhle befindliche Knochenmark)
  5. Cavum medullare (die Markhöhle, hier befinden sich auch Blut- / Lymphgefäße und Nerven)

Die Form des Knochens ist tierartspezifisch und genetisch festgelegt.

Der Knochen ist kein starres System, sindern er passt sich ständig den wechselnd wirkenden Kräften (Zugkräfte, Scherkräfte, Druck) und Belastungen an.

Die Steuerung des Auf- und Abbaus erfolgt auf hormoneller Ebene.

Faustformel für die Knochenzusammensetzung ist ein Drittel organische Bestandteile, zwei Drittel Mineralstoffe.

Skelettsystem – Knochen – Chondrogenese

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Die Chondrogenese (Knorpelbildung) ist ursächlich auf das mesenchymale Bindegewebe (Mesoderm) zurückzuführen. Embryonale Bindegewebe verdichtet sich in Form von Lammellen um den Knorpel und bildet die Knorpelhaut (Perichrondium).

Fibroblasten werden zu Chrondoblasten, dass heisst Knorpelhautzellen weden zu knorpelbildenden Zellen. Dadurch findet auf der einen Seite der Knorpelwachstum statt (nach außen durch Vermehrung der Chondroblasten in der Knorpelhaut / appositionell). Auf der anderen Seite findet die Vermehrung in der Knorpelmatrix selbst durch Vermehrung von Chrondozyten von innen statt (interstitiell).

Die Versorgung des Knorpels erfolgt größtenteils durch Diffusion aus dem umliegenden Gewebe, da kaum eine Nerven- oder Gefäßversorgung des Knorpels erfolgt.

Skelettsystem – Knochen – Knorpeliges Skelett

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Chondorozyten (Knorpelzellen) wie auch Osteozyten (Knochenzellen) bilden sowohl kollagene Bindegewebsfasern als auch die sich in den Interzellularräumen befindlichen Grundsubstanzen, die ohne Form sind.

Im Gegensatz zum Knochen besitzt der Knorpel vor allem eine andere Struktur der Grundsubstanz, genannt Knorpelmatrix. Sie besteht zu zwei Dritteln aus Wasser und hat einen großen Anteil von Glykosaminoglykanen (bspw. Hylauronsäure). Die Knorpelfasern unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Qualität in elastischen Knorpel (bspw. äußerer Gehörgang, kleine Bronchien), hyaliner Knorpel (bspw. Gelenk-, Rippen-, Nasenknorpel) und Faserknorpel (bspw. Bandscheiben, Menisken).

Der Aufbau gibt dem Knorpel neben der Festigkeit und Elastizität auch die Befägung zur indung von Wasser.

Skelettsystem – Knochen – Grundlagen des Skeletts

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Aus dem Mesoderm, dem mittleren Keimblatt der Embryoblasten entstehen alle Teile des Skeletts.

Das Mesoderm entwickelt sich in verschiedenartige Bindegewebe, die später bspw. Knochen, Bänder, Knorpel und Sehnen darstellen. Dabei bestehen alle Bindegewebe aus Zellen mit Flüssigkeit gefüllten Zellzwischenräume (Interzellularräume) und kollagenen/elastischen fasern (Formgebung).

Das Mesoderm ist weiterhin der Ursprung des Stützgewebes, heisst der Vorläufer von Knorpel (Chondroblasten, die Knorpel bilden und zu Knorpelzellen / Chondrozyten reifen) und Knochen (Osteoblasten, die Knochen bilden udn zu Knochezellen / Osteozyten reifen).

Skelettsystem – Verknöcherung – Ossifikation

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Ossifikation nennt sich die Bildung von Knochengewebe.

Es existieren zwei Formen der Verknöcherungen bzw. Ossifikation.

Chondrale Ossifikation:

Chondrale Ossifikation heißt die sekundäre, indirekte Verknöcherung. Man unterscheidet diese Art der Ossifikation noch in eine perichondrale und eine enchondrale.
Beispiele für diese Knochen sind Wirbelkörper, Rippen und Brustbein (Ersatzknochen).

Desmale Ossifikation:

Dies ist die direkte, primäre, bindegewebige Verknöcherung. Hier werden „Bindegewebsknochen“ gebildet. Beispiele hierfür sind Teile der Skapula, einzelne Schädeldeckknochen oder die perichondrale Knochenmanschette der Röhrenknochen, die allgemeine Frakturheilung oder der Unterkiefer.