Definition
Knorpel ist ein halbstarres, aber flexibles avaskuläres Bindegewebe, das an verschiedenen Stellen im Körper gefunden wird. Mit einer biegsamen Struktur, die hauptsächlich aus Wasser besteht, ist dieser Gewebetyp auch extrem zäh. Knorpel findet sich im gesamten menschlichen Körper in Bereichen wie Gelenken, Nase, Atemwegen, Bandscheiben der Wirbelsäule und dem Ohr.
Knorpel Funktion
Knorpel funktion ist mehr als strukturelle, und hat verschiedene funktionen in die lebensdauer zyklus., Im Embryo bietet es Unterstützung und ist ein Vorläufer für Knochen. Embryonaler Knorpel verbleibt entweder als Knorpel oder stellt eine Unterstruktur für die endochondrale Ossifikation bereit, was bedeutet, dass er auch als Vorlage für das schnelle Wachstum und die Entwicklung des Bewegungsapparates fungiert.
Knorpel ist ein geschmeidiges Gewebe, das eine Gesichtsbewegung ermöglicht und eine leichte unterstützende Struktur im äußeren Ohr sowie an der Spitze und am Septum der Nase bietet., In anderen Regionen wirkt es als Stoßdämpfer, dämpft Bereiche ab, in denen Knochen auf Knochen treffen, und verhindert Abrieb und Beschädigungen. Ein Gelenk würde sich auch ohne die Flexibilität des Knorpels nicht biegen können. Eine Kombination von Rollen ist in den Atemwegen zu sehen, wo Knorpelringe um die Luftröhre Kollaps und Schäden verhindern, und Knorpel an den Enden der Rippen ermöglicht es dem Brustkorb, während der Inspiration nach oben und außen zu schwingen. Knorpel spielt auch eine Rolle bei der Knochenreparatur, wo er wie im Embryo eine Vorlage für die Ossifikation liefert, diesmal für gebrochene Knochenabschnitte.,
Knorpelarten
Es gibt drei Knorpelarten im menschlichen Körper. Obwohl ihre Komponenten sehr ähnlich sind, unterscheiden sich die Mengen jeder Komponente und bieten für jeden Typ unterschiedliche Eigenschaften. Dementsprechend hat jeder Typ einen bestimmten Ort.
Hyaliner Knorpel
Die häufigste Knorpelform ist hyaliner Knorpel. Hyalos ist das griechische Wort für Glas, das das Aussehen dieser Art von Bindegewebe beschreibt-durchscheinend, bläulich-weiß und glänzend., Hyaliner Knorpel ist normalerweise nur 2-4 mm dick (der gesamte Knorpel muss dünn sein, da bei diesem Gewebetyp keine Vaskularisation stattfindet und Nährstoffe und Sauerstoff durch Diffusion erhalten werden müssen). Es ist die embryonale Form des Knorpels und findet sich auch in den Rippen, Gelenken, Nase, Kehlkopf und Luftröhre.
Hyaline Knorpelkollagenfasern sind in erster Linie Typ II, extrem dünn und für das Mikroskop aufgrund ähnlicher Refraktäreigenschaften wie die Matrix selbst unsichtbar.,
Fibrokartilage
Gefunden, wo Sehnen und Bänder auf Knochen treffen, bei der Schambeinsinfyse, in den Menisken, dem Sternoklavikulargelenk und dem Annulus fibrosus (dem Zentrum der Bandscheibe), ist Fibrokartilage ein sehr starkes und geschmeidiges Bindegewebe. Es ist mit Kollagenfaserbündeln verstärkt, die parallel zueinander verlaufen und eine geringe Dehnung ermöglichen. Aufgrund der Fülle an Kollagenfasern ist Fibrocartilage weiß im Aussehen. Es fehlt ein Perichondrium und besteht aus Typ II und Typ I Kollagenfasern., Das Bild unten zeigt die glatte, weiße hufeisenförmige Form der fibrokartilaginösen Menisken.
Elastischer Knorpel
Elastischer Knorpel findet sich hauptsächlich im äußeren Ohr (Ohrmuschel oder Pinna), der Eustachischen Röhre und der Epiglottis. Diese Teile der Anatomie sind erforderlich, um immer wieder in die ursprüngliche Form zu springen., Die Rolle des elastischen Knorpels ist rein strukturell und bietet aufgrund einer Mischung aus elastischen Fasern und Kollagenfasern vom Typ II Flexibilität und Belastbarkeit. Es ist gelb in der Farbe und ohne die organisierte Struktur von Fibrokartilage, wenn es auf einem Mikroskopträger betrachtet wird.,
Die Wichtigsten Bestandteile von Knorpel
Knorpel besteht aus hochspezialisierten zellen genannt chondrozyten und chondroblasten (chondro bezieht sich auf knorpel), und andere extrazelluläre material, die bildet die knorpelmatrix.
Alle Bindegewebstypen im menschlichen Körper werden vom embryonalen Mesoderm abgeleitet., Knochen, das stärkste Bindegewebe, bildet sich als letztes und kann auch nach der Geburt in Knorpelform bleiben. Ein erhöhtes Verhältnis von Knorpel zu Knochen ermöglicht es einem flexiblen und geschmeidigen Neugeborenen, den Geburtskanal zu verlassen. Ein Neugeborener hat 300 Knochen, im Gegensatz zu den 206 des normalen Erwachsenen, und alle diese stammen aus Knorpel.
Ab der siebten Woche des embryonalen Lebens ersetzt der Prozess der Ossifikation oder Osteogenese langsam Knorpel durch Knochen. Dieser Prozess setzt sich bis in die frühe Kindheit fort. Knorpel wächst auf zwei Arten., Im interstitiellen Wachstum vermehren und teilen sich Chondrozyten und produzieren mehr Matrix im vorhandenen Knorpel während der Kindheit und Jugend. Im appositionellen Wachstum werden durch Chondroblasten im Perichondrium frische Matrixschichten zur vorhandenen Matrixoberfläche hinzugefügt. Das Perichondrium ist eine dichte Bindegewebsschicht, die die meisten Knorpelstellen umgibt. Seine äußere Schicht enthält kollagenproduzierende Fibroblasten, während die innere Schicht eine große Anzahl differenzierter Fibroblasten beherbergt, die als Chondroblasten bezeichnet werden.,
Chondroblasten
Solange sie sich frei bewegen können, produzieren Chondroblasten die Elemente der extrazellulären Matrix (ECM). Dieser Zelltyp bildet zunächst während der Embryonalentwicklung eine Matrix aus Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat, Kollagenfasern und Wasser. Chondroblasten werden schließlich unbeweglich, nachdem sie von der Matrix umgeben sind, und werden dann als Chondrozyten bezeichnet.
Chondrozyten
Chondrozyten sind die immobile Form von Chondroblasten. Sie sind von der Matrix umgeben und in zugewiesenen Räumen enthalten, die Lakunen genannt werden., Eine einzelne Lakuna kann einen oder mehrere Chondrozyten enthalten. Chondrozyten haben je nach Knorpeltyp unterschiedliche Rollen. Im Gelenkknorpel, der in den Gelenken gefunden wird, erhöhen Chondrozyten die Gelenkartikulation. Bei Wachstumsplatten regulieren Chondrozyten das Epiphysenplattenwachstum. Während Chondroblasten ECM-Hersteller sind, behalten Chondrozyten das vorhandene ECM bei und sind eine weniger aktive Form derselben Zelle.
Fibroblasten
Fibroblasten finden sich in allen Arten von Bindegewebe. Im Knorpel produzieren diese Zellen Kollagen vom Typ I., In bestimmten Situationen verwandeln sich Fibroblasten in Chondrozyten.
Extrazelluläre Matrix
In der Knorpelstruktur gibt es signifikant mehr Matrix als Zellen, da die sauerstoffarme Umgebung und das fehlende Gefäßsystem keine größeren Zahlen zulassen. Aus diesem Grund gibt es wenig Stoffwechselaktivität und wenig bis gar kein neues Wachstum im Knorpelgewebe – einer der Gründe, warum ältere Menschen häufig an degenerativen Gelenkschmerzen leiden. Der Knorpel wächst jedoch weiterhin langsam. Dies kann in den größeren Ohren und Nasen älterer Menschen gesehen werden.,
Das ECM des Knorpels enthält drei charakteristische Elemente:
Kollagen
Eine proteinbasierte Kollagenmatrix verleiht Knorpelgewebe durch eine netzartige Struktur von Fibrillen Form und Stärke. Obwohl es viele verschiedene Formen von Kollagen im menschlichen Körper gibt, ist das Kollagen, das im Knorpel gefunden wird, hauptsächlich Typ II, mit einem angebrachten FACIT (kurz für Fibril-assoziiertes Kollagen mit unterbrochener Dreifachhelix) und Kollagen, das den Durchmesser dieser Fasern bestimmt.,
Proteoglykane
Proteoglykane sind große Moleküle, die mit Wasser binden und Flexibilität und Dämpfungseigenschaften bieten. Proteoglycan-Monomere binden an Hyaluronsäure über Verbindungsproteine, wie dies bei dem großen Proteoglycan-Aggrecan (Chondroitinsulfat-Proteoglycan 1) der Fall ist, siehe unten.,
Die hohe Anzahl negativer Ladungen solcher Konstruktionen ermöglicht es Proteoglykanen, zusammen mit einer großen Oberfläche an große Wassermengen zu binden. Dies erzeugt einen hohen osmotischen Druck, erhöht die Tragfähigkeit und bildet die gelartige Konsistenz des ECM.,
Nichtkollagene Proteine
Nichtkollagene Elemente des ECM sind klein und sollen eine Rolle bei der Aufrechterhaltung und Organisation der Knorpelstruktur auf makromolekularer Ebene spielen.