Knochenumsatz: Bedeutung und biologische Basis
Trotz der charakteristischen Härte und Beständigkeit ist der Knochen kein statisches Gewebe, sondern verändert sich kontinuierlich und repariert sich kontinuierlich von selbst. Dieser Vorgang wird als "Knochenumbau" bezeichnet.
ERINNERUNG:
- Als Umsatz oder Knochenumbau wird der zyklische Prozess bezeichnet, bei dem der älteste Knochen entfernt und durch ein anderes jüngeres Gewebe ersetzt wird.
- Wir sprechen über Osteogenese, um die Bildung von Knochengewebe anzuzeigen; der Reabsorption, um seine Auflösung anzuzeigen.
- Jedes Jahr erneuern sich etwa 10% unserer gesamten Knochenmasse.
Unter einer feinen endokrinen Kontrolle folgen die Umbauprozesse einander, indem sie die Struktur des Knochengewebes entsprechend den Anforderungen modifizieren
Für die Knochenerneuerung sind zwei Arten von Zellen verantwortlich, die als Osteoklasten bzw. Osteoblasten bezeichnet werden. Ersteres, mehrkernig und reich an Mikrovilli, scheidet Proteolytika und Enzyme aus, die durch Zerstörung der Knochenmatrix die darin enthaltenen Mineralien freisetzen.
Die erosive Wirkung des Osteoklasten äußert sich in der Bildung der Howship-Lücke. Sobald sich eine erste Lücke gebildet hat, löst sich der Osteoklast von der Matrix und bewegt sich durch eine Bewegung des Amöbels auf einem Teil des Knochens, der an den gerade resorbierten angrenzt. Hier haftet es wieder und bildet eine weitere Lücke.
Dank dieses Prozesses werden täglich etwa 500 mg Calcium aus dem Knochen entfernt (0, 05% des gesamten Calciums). Darüber hinaus können verschiedene Populationen von Osteoklasten im Bedarfsfall in relativ kurzer Zeit auch große Teile des Knochens resorbieren.
Nach dem Prozess der Knochenerosion greifen Osteoblasten ein, Zellen mit diametral entgegengesetzten Funktionen. Tatsächlich garantieren sie die Bildung und Ablagerung von organischer Matrix in den durch die katabolische Wirkung der Osteoklasten erzeugten Hohlräumen.
Sobald diese Matrix eine ausreichende Dicke erreicht, wird sie dank der Einlagerung von Kalzium leicht mineralisiert. Dieser Mineralisierungsprozess dauert Monate, in denen die Dichte des neuen Knochens zunehmend zunimmt.
Die Osteogenese erfolgt also in zwei Phasen:
- Matrixbildung (Osteoid);
- Matrixmineralisierung.
Warum ist Knochenumsatz wichtig?
- Zur Reparatur stressbedingter Mikrofrakturen, die durch normale körperliche Anstrengung verursacht werden
- Stärkung des Knochengewebes als Reaktion auf entsprechende Reize
- Zur Regulierung des Calcium- und Phosphorgehalts im Plasma
Was reguliert die Aktivität dieser Zellen und begünstigt die osteoblastische oder osteoklastische Wirkung?
Der Prozess ist ziemlich komplex und das Verständnis bedeutet, eine solide Grundlage zu haben, um Krankheiten zu erkennen und zu heilen, bei denen ein Verlust des Gleichgewichts zwischen osteoblastischer und osteoklastischer Wirkung besteht, wie bei Osteoporose und Knochenmetastasen.
Die Medikamente der Zukunft werden die Transkription einiger Gene regulieren, um die Osteoblastenaktivität und die Apoptose (Zelltod) von Osteoklasten zu fördern.
Die wichtigsten Anpassungsfaktoren sind:
- a- der Kalziumspiegel im Blut
- b- die mechanische Belastung aufgrund der Schwerkraft und der mechanischen Muskelbelastung
Das Skelett reagiert auf körperliche Betätigung, Muskelbelastung und auf die Schwerkraft, indem es sich selbst stärkt. andererseits schwächt es ab.
Hormoneller Einfluss und andere Faktoren
Obwohl die Länge der Knochen im Erwachsenenalter konstant bleibt, beherbergt das Knochengewebe weiterhin eine aktive Zellpopulation, die es in einem Zustand des dynamischen Gleichgewichts hält. Verschiedene Hormone beeinflussen die Knochenbildung, das Wachstum und den Umbau und stimulieren entweder Osteoblasten oder Osteoklasten.
| Kalziotrope Hormone: regulieren spezifisch die Kalziumhomöostase | |
| Parat | verringert die Knochenstärke (stimuliert die osteoklastische Resorption) |
| CALCITONIN | erhöht die Knochenstärke (hemmt die osteoklastische Resorption) |
| VITAMIN D: | Nach Aktivierung in Leber und Nieren erhöht es die Aufnahme von Kalzium und Phosphor im Darm und verringert die Ausscheidung im Urin |
| Systemisch aktive Hormone : Beeinflussen den Knochenstoffwechsel | |
| Androgen: | 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: | fördert das Skelettwachstum in der Kindheit und Jugend; Ein Übermaß im jugendlichen Alter bestimmt den Gigantismus (einen defekten Zwergwuchs), während er im Erwachsenenalter eine Akromegalie hervorruft (Knochenvergrößerung, die vor allem in den Gliedern und im Gesicht erkennbar ist). |
| IGF-1 und IGF-2 | Wachstumsfaktoren, die zusammen mit Insulin und in Synergie mit GH die Knochendichte und das natürliche Wachstum erhöhen |
| PROLAKTIN: | Steigert die Synthese von aktivem Vitamin D, fördert die Kalziumaufnahme im Darm und erhöht so die Menge an Mineralien, die für die Milchproduktion zur Verfügung steht |
| GLUKOKORTIKOIDE | Sie zerstören die Knochenmatrix, indem sie Osteopenie auslösen |
Zusätzlich zu den endokrinen Signalen reagieren die Knochen auch empfindlich auf mechanische Reize. Der Stoff, aus dem sie bestehen, reagiert positiv auf die Reize, die durch die Belastungsaktivitäten hervorgerufen werden (Arbeiten und Sportarten, die Druckbelastungen auf den Knochen auslösen, z. B. Fußball, Tanzen, Laufen, viel weniger Radfahren und Schwimmen).
Im Gegenteil, eine längere Immobilisierung (zum Beispiel nach einer Fraktur) geht mit einer Verdünnung des Knochengewebes einher. Dies erklärt, warum bestimmte Sportarten, einschließlich Tanz, das Auftreten von Osteoporose bei älteren Menschen verhindern.
Es gibt auch lokale Reize, die bestimmten Botenstoffen anvertraut sind, wie dem transformierenden Wachstumsfaktor (transformierender Wachstumsfaktor) -ß (TGF-ß) und den insulinähnlichen Wachstumsfaktoren (IGF), die von Osteoblasten erzeugt werden und deren Aktivität stimulieren.
Beachten Sie im Bild den dicksten Pfeil unter den genetischen Faktoren, um das größere Gewicht dieses Elements auf den anderen zu betonen. Die Rolle der Genetik bei der Variabilität der Knochenmineralmasse (BMD) bei Individuen ist mit etwa 60-70% quantifizierbar (die Prävalenz von Osteoporose ist bei weißen und asiatischen Individuen größer als bei Individuen der schwarzen Rasse).
