Nützliche Hinweise zur mikroskopischen Anatomie der Knochen

Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über die mikroskopische Anatomie von Knochen zu erfahren!

Knochen ist ein spezialisiertes Bindegewebe. Es besteht aus Zellen und interzellulärer Substanz oder Matrix.

Bild mit freundlicher Genehmigung: bonesdontlie.files.wordpress.com/2011/12/ii-b-6.jpg

Matrix besteht aus zwei Teilen - organisch und anorganisch.

Knochenzellen:

Vier Arten von Zellen werden in Knochengewebe-Osteoprogenitor-Zellen, Osteoblasten, Osteozyten und Osteoklasten erkannt.

Osteoprogenitorzellen:

Hierbei handelt es sich um pluripotente Stammzellen, die aus dem Mesenchym stammen. Einige der Vorläuferzellen bilden das Knochengewebe und liegen unter dem Periost und Endost. Andere Vorläuferzellen sind induzierbar und werden in verschiedenen Bindegeweben gefunden; diese führen zu einer heterotopischen Knochenbildung in Abhängigkeit von der chemischen Induktionssubstanz.

Engagierte Osteoprogenitorzellen vermehren sich durch Mitose und differenzieren sich in stärker vaskularisierten Bereichen mit ausreichender Sauerstoffspannung in Osteoblasten oder in Chondroblasten, wenn die Sauerstoffspannung niedrig ist.

Osteoblasten:

Die Osteoblasten sind die Vorläuferzellen der Osteozyten und werden aus den Osteoprogenitorzellen entwickelt.

Morphologie (Abb. 6-11):

Jede Osteoblastenzelle weist ein reiches Zytoplasma mit exzentrischem Kern und zahlreichen zytoplasmatischen Prozessen auf. Das Zytoplasma ist aufgrund der am endoplasmatischen Retikulum angebrachten Ribosomen-Granula stark basophil. diese helfen bei der Synthese der Knochenmatrix. Die Osteoblasten sind sekretorische Zellen, und ihre Zytoplasmen enthalten neben dem rER einen Golgi-Apparat, Mitochondrien und andere Organellen.

Membrangebundene Matrixvesikel knospen aus den Osteoblasten heraus und die Vesikel enthalten Lipide, Calciumionen und eine hohe Konzentration an alkalischer Phosphatase. Diese Vesikel erreichen die Verkalkungsfront, wo alkalische Phosphatase das lokal verfügbare Hexosephosphat hydrolysiert, freie Phosphationen freisetzt und die Ausfällung von Calciumphosphatkristallen unterstützt.

Darüber hinaus liefern die Matrixvesikel das Enzym Pyrophosphatase, das anorganisches Pyrophosphat zerstört, das sonst als Inhibitor der Verkalkung wirken würde (Abb. 6-12).

Während die Verkalkung in der Knochenmatrix ein normales Phänomen ist, wird die Verkalkung in der Interzellularsubstanz des gewöhnlichen Bindegewebes durch einige Kalziuminhibitoren wie Pyrophosphate, Phosphonate und Diphoshonate verhindert.

Funktionen:

1. Die Osteoprogenitorzellen unterhalb des Periosts vermehren sich durch Mitose und differenzieren sich in Osteoblasten, die die Oberfläche des Knochens durch Appositionalverfahren vergrößern (Abb. 6-13).

2. Die älteren (tieferen) Zellen sezernieren organische interzelluläre Substanz einschließlich der Kollagenfasern des Typs I um sie herum. Diese von der Matrix umgebenen Zellen werden in die Osteozyten umgewandelt.

3. Die Osteoblasten sezernieren ein Enzym Phosphorylase, das das zytoplasmatische Glykogen in Zuckerphosphat umwandelt.

4. Sie scheiden auch alkalische Phosphatase aus, die Zuckerphosphat hydrolysiert und im extrazellulären Raum freie Phosphationen freisetzt, die Calciumphosphat in der organischen Matrix ausfällen.

5. Die Vorgänge benachbarter Osteoblasten treffen aufeinander. Später werden die zytoplasmatischen Prozesse zurückgezogen und die verkalkten knöchernen Canaliculi gebildet (Abb. 6-14).

Schicksal von Osteoblasten:

1. Einige der Zellen werden in die Osteozyten umgewandelt. Sowohl Osteoblasten als auch Osteozyten teilen sich die Mitose nicht.

2. Einige werden unter dem Periost als undifferenzierte Osteoprogenitorzellen umgewandelt.

Osteozyten (Abb. 6-15):

Dies sind abgeflachte Zellen mit zentral angeordneten Kernen und zahlreichen zytoplasmatischen Prozessen. Die Osteozyten stammen von den Osteoblasten ab und besetzen Räume, die als Lücken in der Matrix bezeichnet werden. Canaliculi strahlen aus jeder Lücke und ermöglichen die Verbreitung von Nährstoffen. Protoplasmatische Prozesse der Zellen besetzen die Canaliculi.

Die Zellen bleiben in verkalkter Matrix am Leben und scheiden alkalische Phosphatase aus, um die Verkalkung aufrechtzuerhalten. Wenn Knochenzellen absterben, wird die Matrix entkalkt. Die durchschnittliche Lebensdauer eines Osteozyten beträgt etwa 25 Jahre. Die Osteozyten teilen sich wie die Osteoblasten nicht durch Mitose. Unter geeigneten Bedingungen können sie durch Osteoblasten in Osteoprogenitor-Zellen differenziert werden.

Osteoklasten:

Diese Zellen helfen, die Knochen zu resorbieren. Die Osteoklasten befinden sich im nackten Kontakt mit Knochen, erodieren sie und besetzen Howship-Lücken. Die Zellen sind mit Bürstenrändern zur Absorption versehen und diese sind auf die Knochen gerichtet.

Morphologie (Fig. 6-16):

Jeder Osteoklast ist eine große Zelle mit mehreren Kernen (12-20), besitzt eosinophiles Zytoplasma und ist frei von jeglichen Prozessen. Das Zytoplasma enthält einen Golgi-Apparat und zahlreiche Lysosomen, die mit sauren Phosphatasen und anderen hydrolytischen Enzymen gefüllt sind.

Die Bürstenränder werden durch zahlreiche Mikrovilli erzeugt, die an der Knochenoberfläche anliegen. Eine elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt, dass jeder Osteoklast in der Howship-Lava eine von außen gekräuselte Grenze mit in die Lakuna ragenden Mikrovilli besitzt, eine klare Zone, die die gekräuselte Grenze umgibt und die Knochenzellgrenzfläche an der Peripherie durch Anhaftungen von Aktinfilamenten abdichtet, zytoplasmatische Vesikel enthält. und basale Zone, die Kerne, Mitochondrien und Golgi-Apparate enthält. (Siehe 6-16)

Histogenese von Osteoklasten:

Die Osteoklasten stammen aus der Fusion des mononukleären Phagozytensystems (MPS) des Knochenmarks, ähnlich der Bildung von Riesenzellen durch Makrophagen. Bei Vorhandensein eines hohen Spiegels an Parathyroidhormon (PTH) werden die Osteoklasten unterschieden, wohingegen ein hoher Calcitoninspiegel aus den Para-Follikelzellen der Schilddrüse die Aktivität der Osteoblastenzellen stimuliert.

Osteoklasten haben Rezeptoren für Calcitonin, nicht jedoch für Parathyroidhormon. Osteoblasten besitzen jedoch Rezeptoren für das Parathyroidhormon und produzieren bei Aktivierung durch dieses Hormon ein Zytokin, das als osteoclast stimulierender Faktor bezeichnet wird.

Funktionen:

1. Die Osteoklasten entfernen sowohl die mineralischen als auch die organischen Komponenten der Knochenmatrix. Es scheint, dass die primäre Funktion der Osteoklasten auf dem Mineral liegt, da diese Zellen nicht im nicht-calcifizierten Knochen gefunden werden.

2. Die Osteoklasten sezernieren Kollagenase und andere Enzyme und pumpen Protonen, um eine lokale Säureumgebung in der subzellulär verschlossenen Tasche zwischen der gerüschten Grenze und der Knochenzellgrenzfläche bereitzustellen. Dies fördert die lokale Verdauung von Kollagen und löst die Calciumsalzkristalle auf.

Schicksal von Osteoklasten:

Nach dem Umbau des Knochens durch Resorption dissoziieren die Synzytialzellen von Osteoklasten in mononukleäre Zellen des Knochenmarks.

Interzelluläre Substanz:

Die interzelluläre Substanz des Knochens besteht aus organischen und anorganischen Bestandteilen. Zu den organischen Komponenten gehören Knochenzellen und die Proteine ​​der Matrix. Die Knochenzellen machen nur 2% des Knochengewichts aus, während die organische Matrix 35% und die anorganischen Elemente 65% bildet.

Organische Matrix:

Organisches Matrix- oder Osteoidgewebe besteht aus:

(a) die Kollagenfasern vom Typ I, die in Bündeln angeordnet sind und den größten Teil des organischen Gehalts ausmachen; und

(b) Die Zementsubstanz (amorph) umfasst:

Proteoglykane, vor allem Chondroitinsulfat, und strukturelle Glykoproteine, die die Adhäsion von Knochenzellen an den Kollagenfasern unterstützen.

Anorganische Matrix:

Die wichtigsten Bestandteile von Knochensalzen sind Calcium, Magnesium, Phosphat, Carbonat, Chlorid, Fluorid und Citrat. Die Hydroxyapatitkristalle von Calciumphosphat Ca ₁₀ [Po ₄ ] ₆ [OH] ₂ werden entlang der Kollagenfasern abgeschieden oder in die Fasern in den Spaltbereichen zwischen den Enden der Tropocolagen-Moleküle eingebaut. Knochen ist das Lagerhaus für 99% Calcium, 80% p-Phosphor und 65% Natrium und Magnesium des Körpers.

Die Bildung von Hydroxyapatit-Kristallen im Knochen ist eine Phasenumwandlung von flüssig zu fest, ähnlich der Umwandlung von Wasser in Eis. Der Prozess der Verkalkung durch die organische Matrix ist jedoch noch nicht bekannt. Normalerweise findet die Mineralisierung zwischen 12 und 15 Tagen nach der Bildung der Matrix statt.

Einige Elemente, z. B. Blei, Plutonium und 'Strontium, können von Knochen aufgenommen und gespeichert werden. Das Strontium kann zu bösartigen Tumoren der Knochen führen. Studien über den Strontiumgehalt von Knochen geben Auskunft über den radioaktiven Niederschlag.