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Ossifikation – die Knochenbildung einfach erklärt
Was ist Ossifikation?
Ossifikation bezeichnet den Prozess der Knochenneubildung. Die Neubildung von Knochengewebe erfolgt zum einen während der Entwicklung und des Wachstums, zum anderen zur Regeneration, zum Beispiel nach einer Fraktur. Auch bei bestimmten Krankheiten kann Ossifikation auftreten. Ein Knochenwachstum ist sowohl in die Länge als auch in die Breite möglich. Knochengewebe erneuert sich während des Erwachsenenalters kontinuierlich. Die Neubildung und der Umbau von Knochengewebe erfolgen durch die Aktivität spezialisierter Zellen.
Welche Arten der Knochenbildung gibt es?
Je nach Entstehungsprozess und Ausgangsgewebe unterscheidet man die Ossifikation in zwei Formen:
- desmale Ossifikation
- chondrale Ossifikation
„Desmal“ kommt von dem griechischen Begriff „desmos“ (Verbindung) und bedeutet „bindegewebig“. Die desmale Ossifikation wird auch als direkte Ossifikation bezeichnet. Hierbei erfolgt die Knochenneubildung aus dem Bindegewebe. Embryonales Bindegewebe, das Mesenchym, wird zu Knochen umgebaut. Die so entstandenen Knochen werden als Deck- oder Belegknochen bezeichnet. Beispiele für Knochen aus desmaler Ossifikation sind die Schädelknochen oder die Schlüsselbeine. „Chondral“ bedeutet „den Knorpel betreffend“ (griechisch: „chondros“, Knorpel). Bei der chondralen Ossifikation entsteht der Knochen über das Knorpelgewebe. Die Form der Ossifikation wird auch als indirekte Osteogenese bezeichnet, da aus dem Mesenchym zunächst Knorpel entsteht. Der vorhandenen Knorpel unterliegt dann einer Verknöcherung. Die chondrale Verknöcherung wird zudem in die perichondrale und die enchondrale Ossifikation unterteilt. Bei der perichondralen Knochenbildung erfolgt die Knochenbildung von der Diaphyse (Knochenschaft) aus. Von aussen nach innen bildet sich neues Knochengewebe. Die enchondrale Ossifikation erfolgt von innen nach aussen. Dies geschieht zum Beispiel in den Epiphysenfugen (Wachstumszone noch in der Entwicklung befindlicher Knochen).
Wie läuft die Entwicklung von Knochengewebe ab?
Für die Entstehung von Knochen wandelt sich embryonales Bindegewebe in eine Knorpelmatrix oder direkt in Knochen um. Punkte, an denen die Verknöcherung in Gang gesetzt wird, heissen Ossifikationszentren. Je nach Ossifikationsform sind verschiedene Arten von Zellen an der Verknöcherung beteiligt. Mesenchymzellen sind die Ausgangszellen, aus denen sich solche Zellen differenzieren. Pluripotente Mesenchymzellen bilden ausserdem das Knochenmark. Unter anderem folgende Zellen können an der Ossifikation beteiligt sein:
- Chondroklasten
- Osteoblasten
- Osteozyten
- Osteoklasten
Während bei der desmalen Ossifikation der Knochen direkt von Osteoblasten erzeugt wird, muss bei der chondralen Ossifikation zunächst Knorpel abgebaut werden. Dies passiert durch die Chondroklasten. Gleichzeitig bilden Osteoblasten neue Knochensubstanz. Bei der enchondralen Ossifikation kommt es durch die kontinuierlichen Auf- und Abbauprozesse innerhalb der Epiphysenfugen zum Längenwachstum des Knochens. Für die perichondrale Ossifikation bilden Osteoblasten eine Knochenmanschette um das Knorpelmodell der Diaphyse entlang. Es kommt zum appositionellen Wachstum: Der Knochen nimmt an Dicke zu. Osteozyten oder Osteoklasten sind beteiligt, wenn Knochensubstanz um- beziehungsweise abgebaut werden muss.
Was sind Osteoblasten?
Osteoblasten differenzieren sich aus den Mesenchymzellen. Als spezialisierte Zellen produzieren Osteoblasten die Knochengrundsubstanz, das Osteoid. Dieses wird im Anschluss mineralisiert, was die Verknöcherung bewirkt. Durch die kontinuierliche Bildung neuer Knochensubstanz mauern sich die Osteoblasten selbst ein. Aus ihnen werden schliesslich die Osteozyten – ruhende Zellen, die Belastungen des Knochens registrieren und zum Knochenumbau und zur Knochenerneuerung beitragen.
Wie unterstützen Muskeln die Osteogenese?
Bei der Neubildung von Knochen entsteht zunächst der Geflecht- oder Faserknochen. Dabei handelt es sich um eine ungeordnete Ansammlung von Kollagenfibrillen. Diesen Knochen mangelt es noch an Festigkeit. Durch zunehmende Beanspruchungen, wie Druck- und Zugbelastungen, an denen auch die Muskeln beteiligt sind, kommt es zu der Bildung des festeren Lamellenknochens. Auf der anderen Seite können Überbeanspruchungen der Muskulatur (zum Beispiel durch Leistungssport) oder Gewebetraumata nach Unfällen oder Operationen zu Verknöcherungen ausserhalb des Skeletts führen. Dies wird als heterotrope Ossifikation bezeichnet. Passieren solche Verknöcherungen im Bereich der Gelenke, kann dies zu starken Bewegungseinschränkungen führen.
Was beeinflusst die Ossifikation?
Knochen befinden sich im ständigen Umbau. Abbau- und Aufbauprozesse finden kontinuierlich statt. Knochen bestehen zu einem Drittel aus Knochengrundsubstanz und zu zwei Dritteln aus Mineralsalzen. Der wichtigste Mineralstoff für den Knochen ist das Kalzium. Kalzium muss mit der Nahrung aufgenommen werden. Dabei spielt Vitamin D eine wichtige Rolle. Bei Kalziummangel werden Osteoklasten aktiv, die den Knochen abbauen und Kalzium mobilisieren. Dieser Vorgang wird durch die Nebenschilddrüse und das Parathormon reguliert. Gegenspieler ist das Calcitonin aus der Schilddrüse, das die Osteoklasten hemmt. Auch die Sexualhormone Östrogen und Testosteron beeinflussen den Knochenstoffwechsel. Störungen in diesen Hormonregelkreisen nehmen Einfluss auf die Knochendichte.
Was kann Bewegung für die Knochen tun?
Regelmässige Bewegung steigert die Knochendichte. Auch wer unter Osteoporose (Verminderung der Knochendichte) leidet, kann mit gut dosierter Bewegung der Erkrankung entgegenwirken und die Gefahr für Knochenbrüche reduzieren. Dabei sollte eine Art von Bewegung gewählt werden, die den Knochenstoffwechsel anregt, neuen Knochen aufzubauen. Krafttraining eignet sich besonders gut, da sich Zug- und Druckbelastungen kontinuierlich abwechseln. Um gleichzeitig die Koordination und das Gleichgewicht zu schulen, sind Sportarten wie Tanzen oder Tai-Chi empfehlenswert.
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