Knochenerneuerung

Knochenumsatz: Bedeutung und biologische Basis

Trotz seiner charakteristischen Härte und Festigkeit ist Knochen kein statisches Gewebe, sondern verändert sich kontinuierlich und repariert sich ständig selbst. Dieser Vorgang wird als „Knochenumbau“ bezeichnet.

ERINNERN:

Knochenumsatz oder -remodellierung ist definiert als der zyklische Prozess, bei dem älterer Knochen entfernt wird, um ihn durch anderes jüngeres Gewebe zu ersetzen.
Wir sprechen von Osteogenese, um die Bildung von Knochengewebe anzuzeigen; der Resorption, um seinen Zerfall anzuzeigen.
Etwa 10 % unserer gesamten Knochenmasse werden jedes Jahr erneuert.

Unter feiner endokriner Kontrolle folgen die Umbauprozesse aufeinander, indem die Struktur des Knochengewebes den Wünschen entsprechend modifiziert wird.

Verantwortlich für die Knochenerneuerung sind zwei Arten von Zellen, die Osteoklasten und Osteoblasten genannt werden. Erstere, mehrkernig und reich an Mikrovilli, sezernieren proteolytische Säuren und Enzyme, die durch Zerstörung der Knochenmatrix die darin enthaltenen Mineralien freisetzen.

Die erosive Wirkung des Osteoklasten manifestiert sich durch die Bildung der Howship-Lücke. In einer ersten Lücke löst sich der Osteoklast von der Matrix, bewegt sich durch amöboide Bewegungen auf einem an den gerade resorbierten Knochen angrenzenden Knochenabschnitt, haftet dort wieder an dieser und bildet die x-te Lücke.

Durch diesen Prozess werden dem Knochen täglich ca. 500 mg Calcium entzogen (0,05 % des Gesamtcalciums) Darüber hinaus können verschiedene Osteoklastenpopulationen bei Bedarf auch große Knochenanteile in relativ kurzer Zeit resorbieren.

Nach dem Knochenerosionsprozess greifen Osteoblasten, Zellen mit diametral entgegengesetzten Funktionen, ein. Tatsächlich garantieren sie die Bildung und Ablagerung der organischen Matrix in den Hohlräumen, die durch die katabole Wirkung der Osteoklasten erzeugt werden.

Sobald diese Matrix eine ausreichende Dicke erreicht hat, wird sie dank der Zwischenlagerung von Kalzium leicht mineralisiert.Dieser Mineralisierungsprozess dauert Monate, währenddessen die Dichte des neuen Knochens allmählichzunimmt.

Die Osteogenese erfolgt daher in zwei Phasen:

Bildung der Matrix (Osteoid);
Mineralisierung der Matrix.

Warum ist der Knochenumsatz wichtig?

Zur Reparatur von Stress-Mikrofrakturen, die durch normale körperliche Anstrengung verursacht wurden
Zur Stärkung des Knochengewebes als Reaktion auf geeignete Reize
Zur Regulierung des Kalzium- und Phosphorspiegels im Plasma

Was reguliert die Aktivität dieser Zellen und begünstigt die osteoblastische oder osteoklastische Wirkung?

Der Prozess ist ziemlich komplex und gründlich zu verstehen bedeutet, eine solide Grundlage zu haben, um Krankheiten zu erkennen und zu behandeln, bei denen das Gleichgewicht zwischen osteoblastischer und osteoklastischer Wirkung verloren geht, wie bei Osteoporose und Knochenmetastasen.

Die Medikamente der Zukunft werden die Transkription bestimmter Gene regulieren, um die Aktivität von Osteoblasten und die Apoptose (Zelltod) von Osteoklasten zu begünstigen.

Zu den wichtigsten regulatorischen Faktoren zählen:

a- der Kalziumspiegel im Blut
b- die mechanische Belastung aufgrund der Schwerkraft und der muskulären mechanischen Belastungen

Das Skelett reagiert auf körperliche Anstrengung, Muskelstimulation und Schwerkraft, indem es sich selbst stärkt, umgekehrt schwächt es.

Hormoneller Einfluss und andere Faktoren

Obwohl die Knochenlänge im Erwachsenenalter konstant bleibt, beherbergt der Knochen weiterhin eine aktive Zellpopulation, die ihn in einem dynamischen Gleichgewicht hält. Verschiedene Hormone beeinflussen die Knochenbildung, das Wachstum und den Umbau, indem sie entweder Osteoblasten oder Osteoklasten stimulieren.

Calciumhormone: regulieren gezielt die Calciumhomöostase PARATORMONE verringert die Knochenstärke (stimuliert die osteoklastische Resorption) CALCITONIN erhöht die Knochenfestigkeit (hemmt die osteoklastische Resorption) VITAMIN-D:

nach Aktivierung in Leber und Niere erhöht es die Aufnahme von Calcium und Phosphor im Darm und verringert seine Ausscheidung über den Urin

Systemisch aktive Hormone: Sie beeinflussen den Knochenstoffwechsel ANDROGENE: sie erhöhen es Östrogene:

sie erhöhen es (deshalb sind Frauen nach den Wechseljahren anfälliger für Osteoporose)

SCHILDDRÜSENHORMONE

sie erhöhen es in Synergie mit GH, aber wenn es im Übermaß vorhanden ist, verringern sie es

GH:

es begünstigt das Skelettwachstum im Kindes- und Jugendalter, ein Überschuss in der Jugend verursacht Gigantismus (ein Zwergwuchsdefekt), im Erwachsenenalter eine Akromegalie (Knochenvergrößerung vor allem in den Gliedmaßen und im Gesicht).

IGF-1 und IGF-2

Wachstumsfaktoren, die zusammen mit Insulin und in Synergie mit GH die Knochendichte und das Körperwachstum erhöhen

PROLAKTIN:

erhöht die Synthese von aktivem Vitamin D, begünstigt die Aufnahme von Kalzium im Darm und erhöht somit die Menge an Mineralstoffen, die für die Milchproduktion verfügbar sind

GLUKOKORTIKIDE Sie zerstören die Knochenmatrix und verursachen Osteopenie

Neben Signalen endokrinen Ursprungs reagieren Knochen auch empfindlich auf mechanische Reize. Das Gewebe, aus dem sie bestehen, reagiert positiv auf die Reize, die durch Belastungsaktivitäten (Arbeit und Sport, die Druckbelastungen auf die Knochen ausüben, wie Fußball, Tanzen, Laufen, viel weniger Radfahren und Schwimmen) ausgelöst werden.

Im Gegenteil, eine längere Ruhigstellung (zB nach einer Fraktur) geht mit einer Verdünnung des Knochengewebes einher. Dies erklärt, warum bestimmte Sportarten, einschließlich Tanzen, das Auftreten von Osteoporose bei älteren Menschen verhindern.

Auch bestimmten Botenstoffen wie dem Transforming Growth Factor (TGF-ß) und den insulinähnlichen Wachstumsfaktoren (IGF) werden lokale Reize anvertraut, die von Osteoblasten produziert werden und deren Aktivität anregen.

Beachten Sie im Bild den dickeren Pfeil unter den genetischen Faktoren, der das größere Gewicht dieses Elements gegenüber den anderen unterstreicht.Die Rolle der Genetik bei der Variabilität der Knochenmineralmasse (BMD) zwischen Individuen ist um 60-70% quantifizierbar.