Biologie für Majors II (Deutsch)

Ossifikation oder Osteogenese ist der Prozess der Knochenbildung durch Osteoblasten. Die Verkalkung unterscheidet sich vom Verkalkungsprozess; Während die Verkalkung während der Verkalkung von Knochen stattfindet, kann sie auch in anderen Geweben auftreten. Die Ossifikation beginnt etwa sechs Wochen nach der Befruchtung in einem Embryo., Vor dieser Zeit besteht das embryonale Skelett vollständig aus faserigen Membranen und hyalinem Knorpel. Die Entwicklung von Knochen aus fibrösen Membranen wird intramembranöse Ossifikation genannt; Entwicklung aus hyalinem Knorpel wird endochondrale Ossifikation genannt. Das Knochenwachstum dauert bis ungefähr zum Alter von 25 Jahren an. Knochen können während des gesamten Lebens an Dicke zunehmen,aber nach dem 25.

Intramembranöse Ossifikation

Intramembranöse Ossifikation ist der Prozess der Knochenentwicklung aus fibrösen Membranen., Es ist an der Bildung der flachen Knochen des Schädels, des Unterkiefers und der Schlüsselbeine beteiligt. Die Ossifikation beginnt, wenn Mesenchymzellen eine Schablone des zukünftigen Knochens bilden. Sie differenzieren sich dann im Ossifikationszentrum zu Osteoblasten. Osteoblasten sezernieren die extrazelluläre Matrix und lagern Kalzium ab, das die Matrix verhärtet. Der nicht mineralisierte Teil des Knochens oder Osteoids bildet sich weiterhin um Blutgefäße und bildet schwammigen Knochen. Bindegewebe in der Matrix differenziert sich im Fötus in rotes Knochenmark., Der schwammige Knochen wird auf der Oberfläche des schwammigen Knochens in eine dünne Schicht kompakten Knochens umgewandelt.

Endochondrale Ossifikation

Endochondrale Ossifikation ist der Prozess der Knochenentwicklung aus hyalinem Knorpel. Alle Knochen des Körpers, mit Ausnahme der flachen Knochen des Schädels, des Unterkiefers und der Schlüsselbeine, werden durch endochondrale Ossifikation gebildet.

In langen Knochen bilden Chondrozyten eine Schablone der hyalinen Knorpeldiaphyse. Als Reaktion auf komplexe Entwicklungssignale beginnt die Matrix zu verkalken., Diese Verkalkung verhindert die Diffusion von Nährstoffen in die Matrix, was zum Absterben von Chondrozyten und zur Öffnung von Hohlräumen im Diaphyseknorpel führt. Blutgefäße dringen in die Hohlräume ein und Osteoblasten und Osteoklasten verändern die verkalkte Knorpelmatrix in schwammigen Knochen. Osteoklasten brechen dann einen Teil des schwammigen Knochens ab, um eine Mark-oder Markhöhle in der Mitte der Diaphyse zu bilden. Dichtes, unregelmäßiges Bindegewebe bildet eine Hülle (Periost) um die Knochen. Das Periost hilft bei der Befestigung des Knochens an umgebenden Geweben, Sehnen und Bändern., Der Knochen wächst weiter und dehnt sich aus, wenn sich die Knorpelzellen an den Epiphysen teilen.

Im letzten Stadium der pränatalen Knochenentwicklung beginnen die Zentren der Epiphysen zu verkalken. Sekundäre Ossifikationszentren bilden sich in den Epiphysen, wenn Blutgefäße und Osteoblasten in diese Bereiche eindringen und hyalinen Knorpel in schwammigen Knochen umwandeln. Bis zur Adoleszenz verbleibt hyaliner Knorpel an der Epiphysenplatte (Wachstumsplatte), der Region zwischen Diaphyse und Epiphyse, die für das Längenwachstum langer Knochen verantwortlich ist (Abbildung 1).,

Abbildung 1. Endochondrale Ossifikation ist der Prozess der Knochenentwicklung aus hyalinem Knorpel. Das Periost ist das Bindegewebe an der Außenseite des Knochens, das als Schnittstelle zwischen Knochen, Blutgefäßen, Sehnen und Bändern fungiert.

Knochenwachstum

Lange Knochen verlängern sich möglicherweise bis zur Adoleszenz durch Zugabe von Knochengewebe an der Epiphysenplatte. Sie nehmen auch durch appositionelles Wachstum an Breite zu.,

Verlängerung langer Knochen

Chondrozyten auf der Epiphysenseite der Epiphyseplatte teilen sich; Eine Zelle bleibt in der Nähe der Epiphyse undifferenziert und eine Zelle bewegt sich in Richtung der Diaphyse. Die Zellen, die aus der Epiphyse geschoben werden, reifen und werden durch Verkalkung zerstört. Dieser Prozess ersetzt Knorpel mit Knochen auf der diaphysealen Seite der Platte, was zu einer Verlängerung des Knochens führt.

Lange Knochen hören auf, im Alter von etwa 18 Jahren bei Frauen und im Alter von 21 Jahren bei Männern in einem Prozess namens Epiphysenplattenverschluss zu wachsen., Während dieses Prozesses hören Knorpelzellen auf sich zu teilen und der gesamte Knorpel wird durch Knochen ersetzt. Die Epiphyseplatte verblasst und hinterlässt eine Struktur, die Epiphysenlinie oder Epiphysenrest genannt wird,und die Epiphyse und Diaphyse verschmelzen.

Verdickung langer Knochen

Appositionelles Wachstum ist die Vergrößerung des Knochendurchmessers durch Zugabe von Knochengewebe an der Knochenoberfläche. Osteoblasten an der Knochenoberfläche sezernieren Knochenmatrix und Osteoklasten auf der inneren Oberfläche brechen Knochen. Die Osteoblasten differenzieren sich in Osteozyten., Ein Gleichgewicht zwischen diesen beiden Prozessen ermöglicht es dem Knochen, sich zu verdicken, ohne zu schwer zu werden.

Knochenumbau und-reparatur

Die Knochenerneuerung setzt sich nach der Geburt bis ins Erwachsenenalter fort. Knochenumbau ist der Ersatz von altem Knochengewebe durch neues Knochengewebe. Es beinhaltet die Prozesse der Knochenablagerung durch Osteoblasten und Knochenresorption durch Osteoklasten. Normales Knochenwachstum erfordert die Vitamine D, C und A sowie Mineralien wie Kalzium, Phosphor und Magnesium. Hormone wie Nebenschilddrüsenhormon, Wachstumshormon und Calcitonin sind ebenfalls für das richtige Knochenwachstum und die Aufrechterhaltung erforderlich.,

Die Knochenumsatzraten sind recht hoch, wobei jede Woche fünf bis sieben Prozent der Knochenmasse recycelt werden. Unterschiede in der Fluktuationsrate bestehen in verschiedenen Bereichen des Skeletts und in verschiedenen Bereichen eines Knochens. Zum Beispiel kann der Knochen im Femurkopf alle sechs Monate vollständig ersetzt werden, während der Knochen entlang des Schaftes viel langsamer verändert wird.

Abbildung 2. Nachdem dieser Knochen gesetzt ist, strickt ein Kallus die beiden Enden zusammen., (Kredit: Bill Rhodes)

Knochenumbau ermöglicht es Knochen, sich an Belastungen anzupassen, indem sie dicker und stärker werden, wenn sie Stress ausgesetzt sind. Knochen, die keiner normalen Belastung ausgesetzt sind, zum Beispiel wenn sich ein Glied in einer Besetzung befindet, verlieren an Masse. Ein gebrochener oder gebrochener Knochen wird in vier Stadien repariert:

1. Blutgefäße im gebrochenen Knochenriss und Blutung, was zur Bildung von gerinntem Blut oder einem Hämatom an der Bruchstelle führt., Die abgetrennten Blutgefäße an den gebrochenen Enden des Knochens werden durch den Gerinnungsprozess versiegelt, und Knochenzellen, denen Nährstoffe entzogen sind, beginnen zu sterben.
2. Innerhalb weniger Tage nach der Fraktur wachsen Kapillaren in das Hämatom hinein und phagozytische Zellen beginnen, die toten Zellen zu entfernen. Obwohl Fragmente des Blutgerinnsels verbleiben können, dringen Fibroblasten und Osteoblasten in den Bereich ein und beginnen, den Knochen zu reformieren. Fibroblasten produzieren Kollagenfasern, die die gebrochenen Knochenenden verbinden, und Osteoblasten beginnen, schwammigen Knochen zu bilden., Das Reparaturgewebe zwischen den gebrochenen Knochenenden wird als fibrokartilaginöser Kallus bezeichnet, da es sowohl aus Hyalin als auch aus Fibrokartilage besteht (Abbildung 2). An dieser Stelle können auch einige Knochenwürfel auftreten.
3. Der fibrokartilaginöse Kallus wird in einen knöchernen Kallus schwammigen Knochens umgewandelt. Es dauert etwa zwei Monate, bis die gebrochenen Knochenenden nach der Fraktur fest miteinander verbunden sind. Dies ähnelt der endochondralen Knochenbildung, da Knorpel verknöchert wird; Osteoblasten, Osteoklasten und Knochenmatrix sind vorhanden.,
4. Der knöcherne Kallus wird dann durch Osteoklasten und Osteoblasten umgebaut, wobei überschüssiges Material an der Außenseite des Knochens und in der Markhöhle entfernt wird. Kompakter Knochen wird hinzugefügt, um Knochengewebe zu erzeugen, das dem ursprünglichen, ungebrochenen Knochen ähnelt. Dieser Umbau kann viele Monate dauern und der Knochen kann jahrelang ungleichmäßig bleiben.

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