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Körper: Knochen |
Der Knochen (lateinisch-anatomisch das Os, Plural Ossa, griechisch-klinisch-pathologisch meist Ost~, Oste~ oder Osteo~, von οστουν - der Knochen) oder das Knochengewebe (auch das Bein aus alter germanischer Wortwurzel, vergleiche Brustbein, Beinhaus etc. und engl. bone) bezeichnet ein besonders hartes, skelettbildendes Stützgewebe der Wirbeltiere. Das menschliche Skelett besteht aus etwa 206 Knochen. Die Anzahl variiert von Person zu Person, da unterschiedlich viele Kleinknochen in Fuss und Wirbelsäule vorhanden sein können.
Alle Tiere mit einer Wirbelsäule stützen ihren Körper von innen durch ein Skelett, das aus einer Vielzahl von Knochen gebildet wird. Die einzelnen Knochen sehen je nach Lage und Funktion ganz unterschiedlich aus.
Gleichzeitig schützen die Knochen innere Organe, wie z. B. die Schädelknochen das Gehirn und der Brustkorb Herz und Lungen. Ausserdem bilden sich im roten Knochenmark die roten Blutkörperchen, die Blutplättchen und die weissen Blutkörperchen.
Die Grösse variiert zwischen dem nur millimetergrossen Gehörknöchelchen einiger Kleinsäuger bis zu den meterlangen Bein- und Rippenknochen der Dinosaurier.
Knochenarten
Die Osteologie als Teilbereich der Anatomie unterscheidet verschiedene Knochenarten:
- Röhrenknochen (lange Knochen, Ossa longa): Zu den langen Knochen oder Röhrenknochen zählen z. B. Oberarmknochen (Humerus), Elle (Ulna) und Speiche (Radius), Oberschenkelknochen (Femur) und Schien- (Tibia) und Wadenbein (Fibula). Die langen Knochen bestehen aus zwei Knochenenden (Epiphysen) und einem Knochenschaft (Diaphyse).
- platte Knochen (Ossa plana): Platte Knochen finden sich z. B. am Schädel sowie als Rippen (Costae), Schulterblatt (Scapula), Brustbein (Sternum), Becken (Ossa coxae)
- kurze Knochen (Ossa brevia): Hierzu zählen die ungeformten Knochen, z. B. die Handwurzelknochen
- Sesambeine (Ossa sesamoidea): Hierzu zählen kleine rundliche Knochen, die variabel auftreten können, z. B. die Kniescheibe (Patella)
- luftgefüllte Knochen (Ossa pneumatica): enthalten mit Schleimhaut ausgefüllte Hohlräume, z. B. am Schädel das Stirnbein (Os frontale)
- unregelmässige Knochen (Ossa irregularia): Sie lassen sich den anderen Knochen-Typen nicht zuordnen, z. B. die Wirbel (Vertebrae) der Wirbelsäule oder der Unterkieferknochen (Mandibula).
Feinbau der Knochen
Der Knochen wird von einer Bindegewebshaut, der Knochenhaut (Periost), umgeben, die eng dem Knochen anliegt. Die eigentliche Knochensubstanz wird in die äussere Substantia compacta (Syn. Corticalis, im Mittelteil von Röhrenknochen ist diese sehr dick und wird deshalb auch Substantia compacta genannt) und die innere Substantia spongiosa (Spongiosa), ein schwammartiges Gerüstwerk feiner Knochenbälkchen, untergliedert. Im Inneren ist bei langen Knochen eine Markhöhle (Cavum medullare) ausgebildet. In der Markhöhle und in den Zwischenräumen der Spongiosa befindet sich das Knochenmark (Medulla ossium), das im Laufe des Lebens allmählich durch gelbes Fettmark ersetzt wird und nur in wenigen Knochen erhalten bleibt (Rippen, Brustbein, Wirbelkörper, Hand- und Fusswurzelknochen, platte Schädelknochen und Becken).
Die Knochensubstanz besteht aus Knochenzellen, welche in die sog. Knochenmatrix eingebettet sind.
Die Knochenzellen (Osteozyten) sind durch Zellfortsätze untereinander verbunden. Ein eigenes Blutgefässsystem versorgt die Knochenzellen mit Nährstoffen und Sauerstoff. Den Abbau des Knochengewebes übernehmen Osteoklasten, mit Hilfe von Knochenbildungszellen Osteoblasten wird es wieder neu aufgebaut.
Die Knochenmatrix setzt sich zu 10 % aus Wasser, zu 20 % aus organischen Materialien (z. B. Kollagen (Typ I), Osteonectin, Osteocalcin, Proteoglycane) und zu 70 % aus anorganischen Stoffen (vor allem Hydroxylapatit) zusammen.
Knochenwachstum
Aus dem embryonalen Bindegewebe, dem Mesenchym, entstehen unter anderem Osteoblasten. Diese Zellen bilden das weiche Osteoid, die noch unverkalkte Knochengrundsubstanz. Sie reichern mit der Zeit Hydroxylapatit an, erst durch die Einlagerung dieses Calciumphosphats wird der Knochen hart und stabil. Osteoblasten, die vollständig von Knochenmatrix umgeben sind, nennt man Osteozyten.
Bisher haben Mediziner angenommen, dass es sich beim Knochenwachstum um einen Prozess handelt, der gleichmässig über Tag und Nacht verteilt stattfindet - schubweise an manchen Tagen mehr und an anderen weniger. Dies scheint jedoch nach den Ergebnissen der Untersuchungen von amerikanischen Forschern der Universität in Madison nicht korrekt zu sein. Nach deren Erkenntnissen wachsen Knochen hauptsächlich nachts, wenn kein Druck auf ihnen lastet. Unter Belastung wie sie beim Stehen oder bei Bewegungen auftritt, wachsen Knochen dagegen kaum. Vermutlich hemmt der Druck, der im Stehen auf den Knorpelschichten der Knochen lastet, das Wachstum. Die Tatsache, dass Wachstumsschmerzen hauptsächlich nachts auftreten, könnte ein weiterer Hinweis für das nächtliche Wachstum von jungen Knochen sein; unter Wachstumsschmerzen leiden etwa ein Drittel aller Kinder zwischen drei und zwölf Jahren (Journal of Pediatric Orthopaedics, Ausg. 24, Nr. 6, S. 726, 2005).
Man kann zwei verschiedene Arten der Knochenentwicklung unterscheiden:
- Desmale Ossifikation - Entwicklung aus bindegewebiger Vorstufe (Schädeldach, Gesicht, Teile des Schlüsselbeins)
- Chondrale Ossifikation - Entwicklung aus hyalinem Knorpelskelett (Mehrheit der Knochen)
Knochenbruch
Wenn ein Knochen durch äusseren Einfluss oder mangels Knochenmasse bricht, spricht man von einer Fraktur.
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