Knorpelgewebe

Knorpelgewebe ist eine Bindegewebsart mesenchymalen Ursprungs, die für die strukturelle Stabilität, Belastbarkeit und reibungsarme Beweglichkeit von Gelenken verantwortlich ist. Der Knorpel wird über das Perichondrium (Knorpel umgebende Bindegewebsmembran) ernährt, da das Knorpelgewebe selbst keine Gefäße enthält. Die reichlich vorhandene amorphe Grundsubstanz enthält große Mengen an Chondroitinsulfat, Hyaluronsäure und Wasser (80 % des Knorpels besteht aus Wasser). Alle Knorpelarten enthalten Kollagen Kollagen Bindegewebe Typ II, das von Chondrozyten synthetisiert wird. Elastischer Knorpel enthält zusätzlich elastische Fasern, wohingegen Faserknorpel durch straffes Bindegewebe Bindegewebe Bindegewebe ( Kollagen Kollagen Bindegewebe Typ I) charakterisiert ist.

Aktualisiert: Jul 7, 2023

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Überblick

Definition

Knorpelgewebe ist eine Form des Bindegewebes, das einen strukturellen Bestandteil des menschlichen Skeletts darstellt und verschiedene Organe mechanisch stabilisiert.

Aufbau

Chondrozyten:

  • Hauptzelltyp des Knorpelgewebes
  • Synthese von Komponenten der extrazellulären Matrix (EZM), in der die Chondrozyten eingebettet werden (Lakunen)
  • Teilungsfähige Chondroblasten (Vorläufer der Chondrozyten) → Synthese von EZM durch Tochterzellen, die in neuen Lakunen eingebettet werden
  • Haben geringen Sauerstoffbedarf
  • Ernährung durch das Perichondrium, da das Knorpelgewebe keine Blutgefäße und keine Innervation enthält
  • Stimulation der Synthese von sulfatierten Glykosaminoglykanen (GAGs) und Proteoglykanen durch Somatotropine aus der Hypophyse Hypophyse Hypophyse
Epiphysenfuge mit Chondrozyten

Lichtmikroskopische Aufnahme einer Epiphysenfuge mit Chondrozyten

Bild: “cartilage” von Robert M. Hunt. Lizenz: Public Domain

Chondroblasten:

  • Perichondriale Zellen in den Randzonen des Knorpels, die sich zu Chondrozyten entwickeln
  • Die Umwandlung von Chondroblasten in Chondrozyten erfolgt, wenn Chondroblasten von neuer extrazellulärer Matrix umgeben sind, die sie selbst produzieren.

Extrazelluläre Matrix:

Chondrogenese

Embryonale Entwicklung

  • Knorpel ist mesenchymalen Ursprungs
  • Zusammentreiben Mesenchymaler Osteoprogenitorzellen zeigt den Beginn des Prozesses an
  • Bildung von Chondroblasten, die EZM sezernieren (hauptsächlich Aggrecan und Kollagen Kollagen Bindegewebe Typ Ⅱ)
  • Umwandlung von Chondroblasten in Chondrozyten
  • Beide Zellarten enthalten große Mengen an rauem endoplasmatischen Retikulum (rER) für die Kollagensynthese.
  • Knorpelwachstum:
    • Interstitielles Wachstum: mitotische Teilung bestehender Chondrozyten → EZM-Bildung
    • Appositionelles Wachstum: Bildung von Chondroblasten aus Vorläuferzellen im Perichondrium
    • Bildung isogener Gruppen durch die mitotische Teilung von Chondroblasten

Skelettwachstum in der Kindheit

  • Das embryonale Skelett besteht hauptsächlich aus Knorpel.
  • Allmähliche Mineralisierung des Knorpels → Umwandlung in Knochengewebe (Chondrozyten werden durch Osteozyten Osteozyten Knochenentwicklung und Ossifikation ersetzt)
  • Die Epiphysenfuge ist eine dünne Knorpelschicht, die nach der Geburt an den Enden der Röhrenknochen verbleibt und das Knochenwachstum in Längsrichtung ermöglicht.
  • Sobald die Epiphysenfuge vollständig verknöchert ist, ist das Längenwachstum abgeschlossen.

Regeneration und Reparatur

  • Geringe Regenerationsfähigkeit des Knorpels, da das Perichondrium die Fähigkeit zur Bildung neuer Zellen verliert
  • Perichondriale Zellen produzieren meist straffes Bindegewebe Bindegewebe Bindegewebe.
  • Chondrozyten sind in Lakunen eingeschlossen und können nicht in beschädigte Bereiche gelangen.

Knorpelarten

Es gibt drei Haupttypen von Knorpelgewebe:

  • Hyaliner Knorpel (am häufigsten)
  • Elastischer Knorpel
  • Faserknorpel
Tabelle: Eigenschaften der drei Knorpelarten
Hyaliner Knorpel Elastischer (gelber) Knorpel Faserknorpel
Zusammensetzung der extrazellulären Matrix
Hauptzellen
  • Chondrozyten
  • Chondroblasten
  • Chondrozyten
  • Chondroblasten
  • Chondrozyten
  • Fibroblasten
Anordnung der Chondrozyten Isoliert oder in kleinen isogenen Gruppen Normalerweise in kleinen isogenen Gruppen Isoliert oder in axial angeordneten isogenen Gruppen
Vorhandensein des Perichondriums Ja (Ausnahmen: Epiphyse Epiphyse Aufbau der Knochen und Gelenkknorpel) Ja Nein
Vorkommen
  • Obere Atemwege
  • Gelenkknorpel und Epiphysenfugen langer Röhrenknochen
  • Fetales Skelett
  • Bandscheiben
  • Schambeinfuge
  • Menisken und verschiedene andere Gelenke
  • Sehneninsertionen
Funktionen
  • Glatte, reibungsarme Gelenkoberflächen
  • Strukturelle Stabilität der Atemwege
  • Flexible Verformung
  • Weichteilunterstützung
  • Stoßdämpferwirkung
  • Zugfestigkeit
  • Reißfestigkeit und Schutz vor Kompression

Klinische Relevanz

  • Arthrose Arthrose Arthrose: Degeneration des hyalinen Gelenkknorpels. Der Knorpelabbau und die fehlerhafte Reparatur werden durch Chondrozyten vermittelt. Risikofaktoren sind Alter, Fettleibigkeit, weibliches Geschlecht und Gelenktraumata.
  • Osteochondritis dissecans Osteochondritis dissecans Osteochondrosis dissecans: Gelenkerkrankung, die durch eine fokale aseptische Nekrose des Gelenkknorpels und des subchondralen Knochens gekennzeichnet ist. Häufig löst sich das geschädigte Knochen-Knorpel-Fragment und wird in den Gelenkspalt verlagert. Betroffene leiden unter Schmerzen und Schwellungen des betroffenen Gelenks. Es kann zudem zu einer Gelenksperre kommen.
  • Chondrosarkom Chondrosarkom Chondrosarkom: Bösartiger Knochentumor der Chondrozyten, der meistens Becken- und Röhrenknochen befällt. Am häufigsten betroffen sind ältere Erwachsene. Es handelt sich in der Regel um einen langsam wachsenden Tumor, der dumpfe Schmerzen verursacht. Die Diagnose erfolgt mittels bildgebender Verfahren und einer Biopsie. Die Behandlung beinhaltet eine großzügige chirurgische Exzision.
  • Enchondrom: Gutartiger Knochentumor, der vom Knorpelgewebe ausgeht. Enchondrome sind selten mit Schmerzen oder anderen Symptomen verbunden. Meist handelt es sich um Zufallsbefunde bei Bildgebungen. Der Tumor ist in der Regel klein (< 5 cm) und bedarf keiner Behandlung.

Quellen

  1. Fawcett DW Cartilage. https://www.britannica.com/science/connective-tissue/Cartilage#ref470898 (Zugriff am 30.05.2021)
  2. Fawcett DW (1994). A Textbook of Histology, 12. Aufl., Kapitel 5, S. 133–169.

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Sobair Barak hat einen Masterabschluss in Wirtschaftsingenieurwesen absolviert und hat sich anschließend an der Harvard Business School weitergebildet. Heute ist er in einer Management-Position tätig und hat bereits diverse berufliche Auszeichnungen erhalten. Es ist seine persönliche Mission, in seinen Kursen besonders praxisrelevantes Wissen zu vermitteln, welches im täglichen Arbeits- und Geschäftsalltag von Nutzen ist.

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Comenius-Award 2019

Comenius-Award 2019

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Alexander Plath ist seit über 30 Jahren im Verkauf und Vertrieb aktiv und hat in dieser Zeit alle Stationen vom Verkäufer bis zum Direktor Vertrieb Ausland und Mediensprecher eines multinationalen Unternehmens durchlaufen. Seit mehr als 20 Jahren coacht er Führungskräfte und Verkäufer*innen und ist ein gefragter Trainer und Referent im In- und Ausland, der vor allem mit hoher Praxisnähe, Humor und Begeisterung überzeugt.

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