Knorpel, Knorpelfunktion, Arten von Knorpel

Knorpel

Knorpel ist ein halbstarres, aber flexibles avaskuläres Bindegewebe, das an verschiedenen Stellen im Körper vorkommt. Mit einer flexiblen Struktur, die hauptsächlich aus Wasser besteht, ist diese Gewebeart auch äußerst widerstandsfähig. Knorpel findet sich im gesamten menschlichen Körper in Bereichen wie den Gelenken, der Nase, den Atemwegen, den Bandscheiben und dem Ohr.

Knorpelfunktion

Die Funktion des Knorpels ist mehr als strukturell und hat im Lebenszyklus unterschiedliche Funktionen. Im Embryo bietet es Halt und ist eine Vorstufe des Knochens. Embryonaler Knorpel bleibt als Knorpel bestehen oder stellt einen Unterbau für die enchondrale Verknöcherung dar und fungiert somit auch als Vorlage für das schnelle Wachstum und die Entwicklung des Bewegungsapparates.

Knorpel ist ein flexibles Gewebe, das Gesichtsbewegungen ermöglicht und eine leichte Stützstruktur im Außenohr sowie an der Nasenspitze und Nasenscheidewand bietet. In anderen Regionen wirkt es als Stoßdämpfer, polstert die Bereiche, in denen Knochen auf Knochen trifft, und verhindert Abrieb und Beschädigungen. Ein Gelenk könnte sich auch ohne die Flexibilität des Knorpels nicht beugen. Eine Kombination von Funktionen wird in den Atemwegen gesehen, wo die Knorpelringe um die Luftröhre ein Kollabieren und Schäden verhindern und der Knorpel an den Enden der Rippen ermöglicht, dass der Brustkorb während der Inspiration nach oben und außen schwingt. Knorpel spielt auch bei der Knochenreparatur eine Rolle, wo er wie beim Embryo eine Vorlage für die Verknöcherung darstellt, diesmal für Knochenbrüche.

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Arten von Knorpel

Es gibt drei Arten von Knorpel im menschlichen Körper. Obwohl seine Komponenten sehr ähnlich sind, sind die Mengen jeder Komponente unterschiedlich, was jedem Typ unterschiedliche Qualitäten verleiht. Folglich hat jeder Typ einen bestimmten Standort.

Hyaliner Knorpel

Die häufigste Knorpelform ist der hyaline Knorpel. Halos ist das griechische Wort für Glas, das das Aussehen dieser Art von Bindegewebe beschreibt: durchscheinend, bläulich-weiß und glänzend. Hyaliner Knorpel ist in der Regel nur 2 bis 4 mm dick (alle Knorpel müssen dünn sein, da bei dieser Art von Gewebe keine Vaskularisation stattfindet und Nährstoffe und Sauerstoff durch Diffusion gewonnen werden müssen). Es ist die embryonale Form des Knorpels und kommt auch in Rippen, Gelenken, Nase, Kehlkopf und Luftröhre vor.

Die Kollagenfasern des hyaliner Knorpels sind hauptsächlich vom Typ II, extrem dünn und unter dem Mikroskop aufgrund der feuerfesten Eigenschaften ähnlich denen der Matrix selbst unsichtbar.

Faserknorpel

Faserknorpel findet sich dort, wo Sehnen und Bänder auf Knochen treffen, an der Schambeinfuge, an den Menisken, dem Sternoklavikulargelenk und dem Anulus fibrosus (dem Zentrum der Bandscheibe). Faserknorpel ist ein sehr starkes und flexibles Bindegewebe. Es ist mit parallel verlaufenden Kollagenfaserbündeln verstärkt, die eine geringe Dehnung ermöglichen. Aufgrund der Fülle an Kollagenfasern hat Faserknorpel ein weißes Aussehen. Es fehlt ein Perichondrium und besteht aus Kollagenfasern vom Typ II und Typ I. Das Bild unten zeigt die glatte weiße Hufeisenform der faserknorpeligen Menisken.

Elastischer Knorpel

Elastischer Knorpel findet sich hauptsächlich im Außenohr (Pinna oder Pinna), der Eustachischen Röhre und der Epiglottis. Diese Teile der Anatomie müssen immer in die ursprüngliche Form zurückkehren. Die Rolle des elastischen Knorpels ist rein strukturell und bietet Flexibilität und Festigkeit aufgrund einer Mischung aus elastischen Fasern und Kollagenfasern vom Typ II. Es hat eine gelbe Farbe und es fehlt die organisierte Struktur von Faserknorpel, wenn es auf einem Objektträger betrachtet wird.

Los principales ingredientes del cartílago

Knorpel besteht aus hochspezialisierten Zellen, den Chondrozyten und Chondroblasten (Chondro bezieht sich auf Knorpel) und anderem extrazellulären Material, aus dem die Knorpelmatrix besteht.

Alle Arten von Bindegewebe im menschlichen Körper stammen aus dem embryonalen Mesoderm. Knochen, das stärkste Bindegewebe, bildet sich zuletzt und kann noch lange nach der Geburt in Knorpelform verbleiben. Die Erhöhung des Verhältnisses von Knorpel zu Knochen ermöglicht es einem flexiblen und formbaren Neugeborenen, den Geburtskanal zu verlassen. Ein Neugeborenes hat 300 Knochen, im Gegensatz zu 206 Knochen bei einem normalen Erwachsenen, und alle stammen aus Knorpel.

Ab der siebten Woche des Embryonallebens ersetzt der Ossifikations- oder Osteogeneseprozess langsam Knorpel durch Knochen. Dieser Prozess setzt sich in der frühen Kindheit fort. Knorpel wächst auf zwei Arten. Beim interstitiellen Wachstum proliferieren und teilen sich Chondrozyten, wodurch während der Kindheit und Jugend mehr Matrix innerhalb des bestehenden Knorpels produziert wird. Beim appositionellen Wachstum fügen Chondroblasten im Perichondrium neue Schichten der Matrix an die Oberfläche der bestehenden Matrix an. Das Perichondrium ist eine dichte Bindegewebsschicht, die den größten Teil des Knorpels umgibt. Seine äußere Schicht enthält kollagenproduzierende Fibroblasten, während die innere Schicht eine große Anzahl differenzierter Fibroblasten, genannt Chondroblasten, beherbergt.

Chondroblasten

Solange sie sich frei bewegen können, produzieren Chondroblasten extrazelluläre Matrixelemente (ECM). Dieser Zelltyp bildet während der Embryonalentwicklung zunächst eine Matrix aus Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat, Kollagenfasern und Wasser. Chondroblasten werden schließlich unbeweglich, nachdem sie von der Matrix umgeben sind und werden später Chondrozyten genannt.

Chondrozyten

Chondrozyten sind die unbewegliche Form der Chondroblasten. Sie sind von der Matrix umgeben und in zugewiesenen Räumen enthalten, die als Lücken bezeichnet werden. Eine einzelne Lagune kann einen oder mehrere Chondrozyten enthalten. Chondrozyten haben je nach Art des Knorpels, in dem sie vorkommen, unterschiedliche Funktionen. Im Gelenkknorpel, der in Gelenken vorkommt, erhöhen Chondrozyten die Gelenkartikulation. In Wachstumsfugen regulieren Chondrozyten das Wachstum der Epiphysenfugen. Während Chondroblasten Hersteller von ECM sind, erhalten Chondrozyten die bestehende ECM aufrecht und sind eine weniger aktive Form derselben Zelle.

Fibroblasten

Fibroblasten kommen in allen Arten von Bindegewebe vor. Im Knorpel produzieren diese Zellen Typ-I-Kollagen. In bestimmten Situationen verwandeln sich Fibroblasten in Chondrozyten.

Extrazelluläre Matrix

Es gibt deutlich mehr Matrix als Zellen in der Knorpelstruktur, da die sauerstoffarme Umgebung und das Fehlen von Gefäßen eine größere Anzahl nicht zulassen. Aus diesem Grund gibt es wenig Stoffwechselaktivität und wenig bis kein neues Wachstum im Knorpelgewebe, einer der Gründe, warum ältere Menschen häufig an degenerativen Gelenkschmerzen leiden. Der Knorpel wächst jedoch langsam weiter. Dies ist an den größeren Ohren und Nasen älterer Menschen zu sehen.

Die Knorpel-ECM enthält drei charakteristische Elemente:

Kollagen

Eine proteinbasierte Kollagenmatrix verleiht dem Knorpelgewebe durch eine netzartige Fibrillenstruktur Form und Festigkeit. Obwohl es viele verschiedene Formen von Kollagen im menschlichen Körper gibt, ist das Kollagen im Knorpel hauptsächlich Typ II, wobei ein Kollagen XIV FACIT (kurz für unterbrochenes Triple Helix Fibril-Associated Collagen) den Durchmesser dieser Fasern bestimmt.

Proteoglykane

Proteoglykane sind große Moleküle, die an Wasser binden und für Flexibilität und Dämpfungseigenschaften sorgen. Proteoglykanmonomere binden an Hyaluronsäure über Bindungsproteine, wie das große Proteoglykan Aggrecan (Chondroitinsulfat-Proteoglykan 1), siehe unten.

Die hohe Anzahl negativer Ladungen, die solche Konstruktionen bieten, zusammen mit einer großen Oberfläche, ermöglicht es Proteoglykanen, große Mengen an Wasser zu binden. Dadurch entsteht ein hoher osmotischer Druck, erhöht die Belastbarkeit und bildet die gallertartige Konsistenz der ECM.

Nicht-kollagene Proteine

Die Nicht-Kollagen der ECM sind in ihrer Zahl gering und sollen eine Rolle bei der Erhaltung und Organisation der Knorpelstruktur auf makromolekularer Ebene spielen.

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