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Medizintechnik – Bildgebende Verfahren
Aufbau der Knochensubstanz
Der Knochen besteht aus Knochenzellen (Osteozyten), Zwischenzellsubstanz, Blutgefäßen und Nerven. Die Osteozyten liegen in ringförmigen, konzentrischen Kreisen
um ein zentrales Blutgefäß. Sie entstehen aus Vorläuferzellen (Osteoblasten =
Knochenbauer), die auch die Zwischenzellsubstanz gebildet und abgegeben haben.
Die Knochenzellen sind also von dieser Knochengrundsubstanz umschlossen und
sprichwörtlich darin eingemauert. Sie haben eine Lebensdauer von ca. 10 Jahren.
Neben knochenbildenden Zellen hat der Körper auch Zellen, die Knochengewebe
abbauen, die so genannten Osteoklasten (Knochenklauer). Im gesunden
Organismus liegt hier ein dynamisches Gleichgewicht (Fließgleichgewicht) zwischen
Knochenaufbau und -abbau vor, so dass sich die Netto-Knochenmasse nicht
verändert. Bis zum 35. Lebensjahr überwiegen dabei die Aufbauprozesse und die
Knochenmasse nimmt ständig zu, danach sinkt sie stetig. Der Knochen beim
erwachsenen Menschen besteht also zum gleichen Zeitpunkt aus Bereichen
unterschiedlichen „Alters“.
Wie bei vielen anderen Vorgängen im Körper wird auch dieser Auf- und
Abbauprozess von Hormonen in Form eines Regelkreises gesteuert. Neben
Parathormon aus der Nebenniere und Calcitonin aus der Schilddrüse spielt auch
Vitamin D eine Rolle.
AUFGABEN
1. Erläutere den Zusammenhang zwischen Osteoblasten, -klasten und
-zyten.
2. Nenne Ursachen und Risikofaktoren für Osteoporose. Warum sind Frauen
besonders stark betroffen?
© M. Bonnet • M. Herrmann • G. Stern • U. Weyrauther
Medizintechnik – Bildgebende Verfahren
Steuerung – Regelkreis
Der Knochenaufbau
und -abbau wird von
Hormonen in Form
eines Regelkreises
gesteuert. Eines dieser Hormone ist das
Parathormon, das in
der
Nebenschilddrüse
hergestellt
wird. Es wird freigesetzt, wenn der Calciumionenspiegel im
Blut unter einen bestimmten Wert sinkt. Dann regt es die Osteoklasten an, sich zu vermehren und Knochensubstanz abzubauen. Die dabei abgebauten Calciumionen werden ins Blut
abgegeben.
Gleichzeitig
sorgt
dieses
Hormon
dafür,
dass
die
Calciumionenausscheidung über die Nieren gedrosselt und aus dem Darm mehr
Calciumionen aufgenommen wird. Bei der Aufnahme von Calciumionen spielt
Vitamin D eine entscheidende Rolle. Dieses Vitamin wird ebenfalls mit der Nahrung
aufgenommen, kann aber auch im Freien bei Sonneneinwirkung aus Vorstufen, die
in der Niere produziert werden, in der Haut gebildet werden. Darum wird Patienten
mit Osteoporose geraten, sich im Freien zu bewegen. Calcitonin – der Gegenspieler
des Parathormons aus der Schilddrüse – wird ausgeschüttet, wenn der
Calciumionenspiegel im Blut zu hoch ist. Es hemmt die Leistungsfähigkeit der
Osteoklasten und sorgt gleichzeitig dafür, dass ein Calciumionenüberschuss über die
Nieren ausgeschieden wird.
Weitere wichtige Faktoren
• Mit Beginn der Pubertät verlaufen das Wachstum, die Auf- und Umbauprozesse
im Knochen unter dem Einfluss von Sexualhormonen. Ohne Östrogen bei der
Frau und Testosteron beim Mann kann keine Knochendichte mehr aufgebaut
werden. Weil die Knochenstruktur bei Erwachsenen stark vom Einfluss des Östrogens abhängt, kommt Osteoporose bei Frauen häufiger vor als bei Männern.
Normalerweise nimmt die Knochendichte nach dem 30. bis 40. Lebensjahr durchschnittlich um bis zu 0,5 % im Jahr ab. Bei Frauen wird aber durch den Wegfall
der Östrogene nach den Wechseljahren verstärkt Knochenmasse abgebaut.
• Einen weiteren wichtigen Einfluss hat auch das Körpergewicht: bei Jugendlichen
mit Magersucht nimmt die Knochendichte ab, sie bleibt auch nach erfolgreicher
Behandlung vermindert. Deshalb ist bei Magersüchtigen die Wahrscheinlichkeit,
später eine schwere Osteoporose zu bekommen, stark erhöht.
Körperliche Bewegung regt den Knochenstoffwechsel an, Bewegungsmangel führt in
jedem Alter zu einer Verringerung der Knochendichte. Extremsportler können jedoch
unter einer verminderten Knochenmasse leiden, da durch die extreme sportliche
Betätigung die Sexualhormone vermindert ausgeschüttet werden.
AUFGABEN
3. Diskutiere den Satz „Calcium und Vitamin D sind Nahrung für die Knochen“.
4. Vergleiche die beiden Bilder des Schwammgewebes, die du von deinem
Lehrer erhältst.
5. Stelle eine schmackhafte Mahlzeit zusammen, die reich an Calciumionen ist.
© M. Bonnet • M. Herrmann • G. Stern • U. Weyrauther