Die Rolle von Osteozyten beim entzündlichen Knochenschwund – Grenzen

Osteozyten, eine Zelle, die in der Substanz eines vollständig ausgebildeten Knochens liegt. Es nimmt eine kleine Kammer ein, die als Lakune bezeichnet wird und in der verkalkten Knochenmatrix enthalten ist. Osteozyten stammen von Osteoblasten oder knochenbildenden Zellen ab und sind im Wesentlichen Osteoblasten, die von den Produkten umgeben sind, die sie sekretieren. Zytoplasmatische Fortsätze der Osteozyten erstrecken sich von der Zelle weg zu anderen Osteozyten in kleinen Kanälen, die Canaliculi genannt werden. Über diese Kanälchen werden Nährstoffe und Abfallprodukte ausgetauscht, um die Lebensfähigkeit der Osteozyten zu erhalten. Osteozyten sind der am häufigsten vorkommende Zelltyp in reifem Knochengewebe. Sie sind auch langlebig und überleben so lange, wie der Knochen, den sie besetzen, existiert.

Die Osteozyten sind zur Knochenablagerung und -resorption fähig. Es ist auch am Knochenumbau beteiligt, indem es Signale an andere Osteozyten als Reaktion auf selbst geringfügige Knochendeformationen überträgt, die durch Muskelaktivität verursacht werden.

Auf diese Weise wird der Knochen stärker, wenn er zusätzlich belastet wird (zum Beispiel durch häufige Bewegung oder körperliche Anstrengung), und schwächer, wenn er entlastet wird (zum Beispiel durch Inaktivität). Die Osteozyten können bei der Kalziumentfernung aus dem Knochen helfen, wenn der Kalziumspiegel des Körpers zu niedrig ist. Der vorzeitige Tod oder die Dysfunktion von Osteozyten wird mit Krankheiten wie Osteoporose und Osteoarthritis in Verbindung gebracht.

 

Abstrakt
Dieser Übersichtsartikel beschreibt die normale Knochenanatomie und -physiologie als Einführung in die nachfolgenden Artikel in diesem Abschnitt, in denen klinische Anwendungen der Beckenkamm-Knochenbiopsie erörtert werden. Zuerst werden die normale Anatomie und die Funktionen des Skeletts besprochen, gefolgt von einer allgemeinen Beschreibung der Prozesse der Knochenmodellierung und -remodellierung. Der Knochenumbauprozess reguliert die Zunahme und Abnahme der Knochenmineraldichte im erwachsenen Skelett und beeinflusst direkt die Knochenstärke. Um den Wert und die Interpretation der Ergebnisse der Beckenkamm-Histomorphometrie beurteilen zu können, ist ein gründliches Verständnis des Knochenumbauprozesses von entscheidender Bedeutung.

Die Rekrutierung, Aktivierung und Knochenresorption von Osteoklasten wird ausführlich besprochen, gefolgt von einem Überblick über die Rekrutierung von Osteoblasten und den Prozess der Knochenneubildung. Als nächstes werden die kollagenen und nicht kollagenen Proteinkomponenten und die Funktion der extrazellulären Knochenmatrix zusammengefasst, gefolgt von einer Beschreibung des Prozesses der Mineralisierung der neu gebildeten Knochenmatrix.

Die Wirkung biomechanischer Kräfte auf den Knochen wird durch das Osteozyten-Syncytium innerhalb des Knochens über das Kanalnetz und interzelluläre Gap Junctions erfasst. Schließlich werden Konzepte in Bezug auf Knochenumbau, Osteoklasten- und Osteoblastenfunktion, extrazelluläre Matrix, Matrixmineralisierung und Osteozytenfunktion in einer Zusammenfassung der derzeit verstandenen funktionellen Determinanten der Knochenstärke synthetisiert. Diese Informationen bilden die Grundlage für das Verständnis des Nutzens und der klinischen Anwendungen der Beckenkamm-Knochenbiopsie.

Das Skelett
Das menschliche Skelett eines Erwachsenen besteht aus insgesamt 213 Knochen, ausgenommen die Sesambeine (1). Das Blinddarmskelett besteht aus 126 Knochen, das Achsenskelett aus 74 Knochen und die Gehörknöchelchen aus sechs Knochen. Jeder Knochen wird während des Lebens ständig modelliert, um ihn an sich ändernde biomechanische Kräfte anzupassen, sowie umgebaut, um alten, mikrobeschädigten Knochen zu entfernen und durch neuen, mechanisch stärkeren Knochen zu ersetzen, um die Knochenstärke zu erhalten.

Die vier allgemeinen Kategorien von Knochen sind lange Knochen, kurze Knochen, flache Knochen und unregelmäßige Knochen. Zu den langen Knochen gehören die Schlüsselbeine, Oberarmknochen, Speichen, Ellen, Mittelhandknochen, Oberschenkelknochen, Schienbeine, Wadenbeine, Mittelfußknochen und Phalangen.

Zu den kurzen Knochen gehören die Handwurzel- und Fußwurzelknochen, Kniescheiben und Sesambeine.

Zu den flachen Knochen gehören der Schädel, der Unterkiefer, die Schulterblätter, das Brustbein und die Rippen. Unregelmäßige Knochen umfassen die Wirbel, das Kreuzbein, das Steißbein und das Zungenbein. Flache Knochen bilden sich durch membranöse Knochenbildung, während lange Knochen durch eine Kombination aus enchondraler und membranöser Knochenbildung gebildet werden.

Das Skelett erfüllt eine Vielzahl von Funktionen. Die Knochen des Skeletts bieten strukturelle Unterstützung für den Rest des Körpers, ermöglichen Bewegung und Fortbewegung, indem sie Hebel für die Muskeln bereitstellen, schützen lebenswichtige innere Organe und Strukturen, sorgen für die Aufrechterhaltung der Mineralhomöostase und des Säure-Basen-Gleichgewichts und dienen als Wachstumsreservoir Faktoren und Zytokine und bilden die Umgebung für die Hämatopoese innerhalb der Markräume (2).

Die langen Knochen bestehen aus einem Hohlschaft oder einer Diaphyse; aufgeweitete, kegelförmige Metaphysen unterhalb der Wachstumsfugen; und abgerundete Epiphysen über den Wachstumsfugen. Die Diaphyse besteht hauptsächlich aus dichtem kortikalen Knochen, während die Metaphyse und die Epiphyse aus trabekulärem Maschenwerkknochen bestehen, der von einer relativ dünnen Hülle aus dichtem kortikalen Knochen umgeben ist.

 

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Das menschliche Skelett eines Erwachsenen besteht insgesamt zu 80 % aus kortikalem Knochen und zu 20 % aus trabekulärem Knochen (3). Verschiedene Knochen und Skelettstellen innerhalb von Knochen weisen unterschiedliche Verhältnisse von kortikalem zu trabekulärem Knochen auf. Der Wirbel besteht aus kortikalem zu trabekulärem Knochen in einem Verhältnis von 25:75. Dieses Verhältnis beträgt 50:50 im Femurkopf und 95:5 in der radialen Diaphyse.

Der kortikale Knochen ist dicht und fest und umgibt den Markraum, während der trabekuläre Knochen aus einem wabenartigen Netzwerk von trabekulären Platten und Stäbchen besteht, die in das Knochenmarkfach eingestreut sind. Sowohl der kortikale als auch der trabekuläre Knochen bestehen aus Osteonen.