Zusammenfassung - Vorlesung: Stützgewebe - Nohroudi PDF

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Zusammenfassung - Vorlesung: Stützgewebe - Nohroudi...

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Stützgewebe Inhalt Knorpel (Elastizität).............................................................................................................................2 Knorpelgewebe................................................................................................................................2 Chondroblasten/Chondrozyten....................................................................................................2 Knorpelhöhle gibt es nicht → Raum wo Knorpelzelle drin lag......................................................2 Chondrozyten sind lebende Zellen!.................................................................................................2 Fetaler (hyaliner) Knorpel...........................................................................................................3 hyaliner Knorpel.........................................................................................................................3 Asbestfasern...........................................................................................................................4 elastischer Knorpel......................................................................................................................4 Faserknorpel (entsteht aus fetalem Knorpel)..............................................................................4 Knochen (Lamellenknochen)...............................................................................................................5 äußere Generallamelle............................................................................................................6 Osteon (Havers-System) in Kompakta...................................................................................6 Spongiosatrabekel..................................................................................................................6 Periost (äußere Knochenhaut)................................................................................................7 Endost (innere Knochenhaut).................................................................................................8 Knochenumbau................................................................................................................................8 Knochenentwicklung.......................................................................................................................9 Desmale (direkte) Knochenbildung............................................................................................9 Chondrale (indirekte) Knochenbildung.......................................................................................9 Chondrale (indirekte) Knochenbildung.....................................................................................11 Knochenumbau.........................................................................................................................12 Osteoklasten..............................................................................................................................12 histologisch diarthrotischer Gelenkaufbau.........................................................................................14 Gelenknorpel..................................................................................................................................15 Gelenkkapsel und Synovialmembran............................................................................................15

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Knorpel (Elastizität) Knorpelgewebe •

interstitielles Wachstum (von innen heraus)

Chondroblasten/Chondrozyten •

Vorkommen: fetaler, hyaliner, elastischer Faser- und Gelenkknorpel •

Funktion: Produktion der gesamten Knorpelmatrix (EZM)

•

Zellen ◦ Chondroblasten/-zyten (aktiv/ruhend) ◦ viele Mikrovilli/reich an ER → Sekretion ◦ Glykogengranula/Lipidtröpfchen → anaerobe Energiegewinnung ◦ Chondrone ▪ isogene Chondrozytengruppe mit territorialer Matrix ▪ entstehen durch Zellteilung mit nachfolgend nur noch gerunger Produktion von Matrix ▪ Fibrillen im Territorium dünner als in Interterritorien

•

Knorpelhöhle gibt es nicht → Raum wo Knorpelzelle drin lag

•

Chondrozyten sind lebende Zellen!

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Fetaler (hyaliner) Knorpel •

Vorkommen: frühes Stadium der Knorpelentwicklung, fetaler Knorpel kann noch Blutgefäße enthalten!

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Zellen ◦ Chondroblasten/-zyten (1 oder 2) dicht gelagerte und gleichmäßig verteilt ◦ noch keine Chondrone ◦ Sezernierung von Matrix führt zum Auseinanderweichen der Zelle → interstitielles Wachstum

•

Perichondrium (Knochenhaut) begrenzt Knochen nach außen ◦ Stratum fibrosum (äußere Schicht, Kollagen I) ▪ Mesenchymzellen differenzieren zu Fibroblasten ▪ straffes, geflechtartiges, kollagenes Bindegewebe ▪ verhindert Brechen des Knorpels bei Biegung ◦ Stratum chondrogenicum (innere Schicht) ▪ Differenzierung zu und verbleiben im Stadium der Chondroblasten → appositionelles Wachstum

hyaliner Knorpel •

Vorkommen: Rippen-, Nasen-, Tracheal-, Kehlkopf-, Bronchial-, Gelenkknorpel, Promordialskelett

•

Funktion: druckelastisch durch enorme Vorspannung (1/5) → Aggrecan könnte 4 mal mehr Wasser ziehen as Kollagen II dagegenhält

•

Zellen ◦ Chondozyten in Chondronen mit territorialer Matrix → dazwischen Interterritorien

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„Extrazellulärmatrix (EZM)“ ◦ geformt: Kollagenfibrillen (Typ II, maskiert) ◦ ungeformt: Aggrecan (PG) mit Hyaluronan zu riesigen Komplexen verbunden H2O (sGAG vor allem Chondroitinsulfat) ◦ Blutgefäße enden im Perichondrium! → brdaytrophes Gewebe ◦ Versorgung über Diffusion → Regeneration ▪ Durchwalkung

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Asbestfasern Im Laufe des Lebens verköchern viele hyaline Knorpel (z.B. Rippenknorpel, Kehlkopf)

•

◦ beim Mann stärker als bei der Frau durch beginnende Mineralisation werden Kollagenfibrillen sichtbar

•

→ Asbestfasern •

kann auch durch degenerative Prozesse auftreten, bei denen (ungeformte) EZM so verändert wird, dass ihr Wassergehalt sinkt

•

Knorpeldegeneration: Matrix-Metallo-Proteinasen (MMPs) ◦ werden z.B. von Immunzellen sezerniert → Arthritis

elastischer Knorpel •

Vorkommen: Ohrmuschel, Tuba auditiva, äußerer Gehörgang, Epiglottis, kleine Bronchial- u. Kehlkopfnorpel

•

Funktion: Druck- und biegeelastisch, fromstabil!

•

Zellen ◦ Chondrozyten ◦ (kleinere) Chondrone → mehr, aber zellärmer als hyaliner Knorpel

•

„Extrazellulärmatrix (EZM)“ ◦ geformt: Kollagenfibrillen (Tyo II, maskiert!), elastischer Fasernetze (sichtbar) ◦ ungeformt: Proteoglykan → Aggrecan (sGAG v.a. Chondroitinsulfat)

Faserknorpel (entsteht aus fetalem Knorpel) •

Vorkommen: Disci intervertebralis, Menisci, Disci articularis, Gelenkknorpel des Kiefergelenks, Symphysis pubica

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Funktion: druckelastisch und biegefest

•

Zellen ◦ Chondrozyten ◦ Chondrone → einzelne Zellen in Matrix

•

„Extrazellulärmatrix (EZM)“ ◦ geformt: Anulus → Kollagenfasern (Typ I), Nucleus → Kollagenfibrillen (Typ II) ◦ ungeformt: Anulus → wenig, Nucleus → Hyaluronan ◦ Anulus fibrosus → Zugspannung; Nucleus pulposus → Druck

Fischgrätenmuster im Anulus durch konzentrische Lamellen von Kollagenfasern

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Knochen (Lamellenknochen)

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Vorkommen: Skelett

•

Funktion: druck- und biegeFEST!

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Zellen ◦ Osteoblasten: ruhend oder als Progenitorzellen im Periost und Endost sezernieren EZM (Osteoid) ◦ Osteozyten: zwischen Lamellen in Lakunae ossei mit langen Fortsätzen in Canaliculi ossei über gap junctions verbunden ▪ Versorgung durch Verbindung zwischen Osteozyten und gap junctions (innen bis außen) ▪ lebenede Osteozyten wichtig für Funktion des Knochens: tote Osteozyten = toter Knochen ◦ Glykogengranula

•

„Extrazellulärmatrix (EZM)“ ◦ geformt: organisch (~35%): Kollagenfasern (Typ I) (>90%) (kein mineralische Material) anorganisch (~65%): Hydroxylapatitkristalle ◦ ungeformt: Proteoglykane, Glykoproteine 5/15

äußere Generallamelle •

Den ganzen Knochen außen umlaufende Lamellen

Osteon (Havers-System) in Kompakta •

Havers-Kanal ◦ Gefäße und Nerven in lockerem, kollagenen Bgw., Endost

•

Speziallamelle ◦ Knochenlamellen mit eingemauerten Osteozyten

•

Schaltlamelle ◦ Knochenlamellen mit eingemauerten Osteozyten, die keinen „eigenen“ Havers-Kanal mehr besitzen ◦ entstehen beim Knochenumbau

•

Volkmann-Kanäle ◦ Verbindung zwischen Havers-Kanälen ◦ Querverbindungskanäle

Spongiosatrabekel ◦ Knochenlamellen mit eingemauerten Osteozyten ◦ in den Hohlräumen Knochenmark

Havers-Kanal Osteozyt

Speziallamelle

Lamelle • ~3-5µm breit • max. 20 Lamellen hintereinandergereiht (ansonsten keine Blutversorgung) • Schaltlamellen leben, werden von umliegenden Havers-Kanälen ernährt

Spongiosa: Trabekel von innen nach außen gebaut → außen jüngste

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Periost (äußere Knochenhaut) •

Stratum fibrosum (straffes, kollagenes Bgw.)

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Sharpey-Fasern (Verankerung von Sehnen und Muskeln)

•

Stratum osteogenicum → „Kambiumschicht“

Straffes, kollagenes Bgw. ersetzt Periost

◦ mesenchymale Stammzellen ◦ Osteoprogenitorzellen ◦ Osteoblasten ◦ Osteoklasten ◦ appositionelles Wachstum •

reich an Gefäßen und Nerven (schmerzempfindlich)

• Arteria nutricia ist blutversorgende Arterie eines Knochens • Knochensubstanz bildet sich um Gefäße herum • Sinus = deutlich weitere Kapillare (in Spongiosa) • Periost innerviert: Durchtritt für große Gefäße, 2-schichtig • Sehnen sind im Knochen verankert → Kollagenfasern sind eingelagert (Sharpey'sche Fasern) • Havers-Kanal: darin verlaufende Gefäße nehmen nicht ganzen Platz ein • trajektorielle Ausrichtung der Trabekel (in Richtung größter Belastung)

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Endost (innere Knochenhaut) •

Bedeckt Spongiosatrabekel u. Wände der HaversKanäle

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Zellen wie Periost (Stratum osteogenicum)

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dünne Schicht Osteoid zwischen Zellen und innerster Knochenlamelle über gap junctions Versorgung der Osteozyten

•

Osteoid: nicht mineralisierte Knochenmatrix (weich)

•

innerste Lamelle ist jüngste → Osteonen von außen nach innen gebaut

Osteoblasten entstehen aus Präosteoblasten, die sich aus multiund bipotenten Progenitorzellen ableiten, sowie aus endostalen Saumzellen. Die Proliferation und Differenzierung der Progenitorzellen wird durch Bone morphogenetic proteins (BMPs) stimuliert. MV = Matrix-Vesikel Osteoblasten sind lebenslang vermehrungsfähig

Knochenumbau •

Jährlich werden ca. 4% der Kompakta und 28% der Spongiosa umgebaut

•

Osteoklastenfront baut Knochen ab und nachfolgende Osteoblasten bauen Knochen neu auf Knochendichte und traktorielle Ausrichtung der Lamellen

Erosionslakunen der Spongiosatrabekel und Erosionstunnel der Kompakta sind durch gleiche Zellabfolge gekennzeichnet: 1. osteoklastäre Erosionszone 2. mononukleäre Umkehrzone 3. osteoblastäre Verschlusszon LM-Aufnahme zeigt Erosionskegel

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Knochenentwicklung •

Knochenbildung: Gewebe darf keiner Bewegung ausgesetzt sein!

Desmale (direkte) Knochenbildung •

Vorkommen: Schädeldach, Teile des Gesichtsschädels, Clavicula

1. Ruhe herstellen → lokale immobile Areale 2. Kapillarschlingen pressen Mesenchymzellen zusammen → prall elastisches Gewebe (Verdichtung) 3. embryonale Mesenchymzellen (Stammzellen) können zu Osteoblasten differenzieren 4. Bildung von Geflechtknochen 5. Umbau zu Lamellenknochen •

Wachstum durch Apposition! (Äußere Auflagerung von Knochensubstanz)

Chondrale (indirekte) Knochenbildung •

Vorkommen: alle anderen Knochenbildung

a) Perichondrale Knochenbildung •

läuft ab wie desmale Knochenentwickung unter Bildung eine Knochenmannschette

•

Knochenmannschette: umklammern hypertrophierte Zellen (Mangel an Nahrung, da keine Blutgefäße)

•

Perichondrium unduchlässig für Mineralien

•

auf halber Höhe der künftigen Diaphyse differenzieren sich im Perichondrium des Knorpelmodells Osteoblasten

•

Knochenmannschette wird nach proximal und distal verlängert

•

Hypertrophie der im Inneren eingemauerten Chondozyten letet enchondrale Ossifikation ein

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b) enchondrale Knochenbildung •

Ersatz von knorpeligem Modell durch Knochen

•

findet getrennt in Diaphyse und Epiphysen statt

•

Ossifikation beginnt jeweils im Zentrum und schreitet zentrifugal fort

•

Zellen schütten Botenstoffe aus zum Anlocken von Blutgefäßen → kommen nicht durch Knochen

•

Osteoklasten bahnen Blutgefäße den Weg durch Periost ◦ mit ihnen gelangen Mesenchym mit Osteoprogenitorzellen in die Matrix

•

Längenwachstum durch Proliferation des Knorpels an Enden der Diaphyse (Metaphysen)

•

Epiphysen selber besitzen keine Knochenmannschette (Knorpel will Knorpel bleiben) → Teilung, Teilung, Teilung (als Gegenwehr)

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Chondrale (indirekte) Knochenbildung Organisation der Wachstumsfuge 1. Reservezone (fetaler Knorpel!, langsames, interstitielles Wachstum), in Epiphyse mit Blutgefäßen 2. Proliferationszone (schnelle Teilung, wenig EZM → „Geldrollen“) 3. Hypertrophe Zone: Reifung von Chondrozyten → Minerallisation der Longitudinalsepten 4. Eröffnungszone (Transversalsepten werden abgebaut), Mineralisation 5. Ossifikationszone (Ersatz von Knorpek durch Knochen

•

Hypertrophe Zone ◦ Chondrozyten werden deutlich größer, produzieren Kollagen X, mineralisieren Longitudinalsepten

•

Eröffnungszone ◦ Chondrozyten sezernieren MMP's (Abbau der Transversalsepten) und VEGF (Anlockung von Gefäßen) ◦ durch einwachsende Kapillarschlingen gelangen Makrophagen an Transversalsepten und bauen sie ab (nicht mineralisiert!)

•

Ossifikationszone ◦ mineralisierten Longitudinalsepten dienen teilweise als Bauvorlage für Osteoblasten ◦ Osteoblasten lagern Osteoid auf Longitudinalsepten ab ◦ Longitudinalsepten werden teilweise von Chondroklasten (mineralisiert!) abgebaut

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Knochenumbau Geflechknochen

Wird umgebaut zu:

Lamellenknochen

nur temporär!

Generallamellen

Osteogenese

Speziallamellen

Frakturheilung

Schaltlamellen

instabil

Trabekellamellen

wird immer ersetzt

stabil

primäre Kompakta

sekundäre Kompakte (Osteone)

primäre Spongiosa

sekundäre Spongiosa

(Trabekel)

(Trabekel)

Osteoklasten •

Mehrkernige (bis zu10), große (50-100µm) Zellen

•

gehen aus Monozyten hervor

•

Howship-Lakune: Abbaugebiet wird abgeriegelt: Versiegelungszone (Integrine, Aktin)

•

proteolytischer (H+-Ionen) Abbau der mineralisierten Knochenmatrix (Faltensaum, „ruffled border)

•

Stimulation über

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Parathormon → Osteoblasten (RANKL ↑) → Osteoklasten (Genese und Aktivität ↑)

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Hemmung über Calcitonin, Abfall von Parathormon und Östrogen

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1 Knochengewebe, 2 Osteoklast, 3 Howship-Lakune Aktiver Osteoklast

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histologisch diarthrotischer Gelenkaufbau •

Gelenk wird von der Gelenkkapsel umhüllt

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In Gelenkhöhle und kapillärrem Gelenkspalt befindet sich visköse, hyaluronreiche Gelenkflüssigkeit → Synovia (...