Lebenslauf - OPUS - Universität Würzburg

2. Kenntnisstand 14
2.4 Funktion und Aufbau des Knochens
Knochen sind die wichtigsten Bestandteile des Skeletts und des Bewegungsappara-
tes. Sie erfüllen entscheidende Stütz- und Schutzfunktionen. Dabei dienen sie den
Skelettmuskeln als Ansatz, indem sich die Sehnen mit dem Periost des Knochens
verbinden und mit Kollagenfasern in die Knochengrundsubstanz einstrahlen. Kno-
chen gleichen einem System aus Hebeln, die die Kräfte, die während der Kontrak-
tion der Skelettmuskulatur entstehen, vervielfältigen und in körperliche Bewegung
umsetzen. Knochen ist fest gegen Zug, Druck, Biegung und Drehung; er gehört zu
den härtesten Geweben des menschlichen Körpers. Knochen schützen insbesonde-
re das ZNS, das im Schädel bzw. im Wirbelkanal liegt, aber auch das Knochenmark
(z.B. in den langen Röhrenknochen) und die im Thorax gelegenen Organe. Nicht zu-
letzt geben sie dem Körper Halt und Festigkeit. Vergleichbaren Belastungen wider-
stehen nur noch die Zähne und – bis zu einem gewissen Grade – Knorpel. Knochen
hat aber auch metabolische Aufgaben. Er ist der wichtigste Kalziumspeicher des Kör-
pers; so enthält das Skelett 99% des gesamten Kalziums. Durch Knochenabbau und
Knochenaufbau kann der Kalziumspiegel des Blutes den jeweiligen Bedürfnissen des
Organismus angepasst werden [40].
Knochengewebe besteht aus verschiedenen Zelltypen und mineralisierter extrazel-
lulärer Matrix, deren Hauptkomponenten Kollagenfibrillen und Hydroxylapatitkristalle
sind. Die chemische Zusammensetzung besteht aus 45% Mineralien, 30% organi-
sches Material und 25% Wasser (Angaben in Gewichtsprozent) [41]. Unter den anor-
ganischen Bestandteilen der Grundsubstanz herrschen anorganisches Phosphat (ca.
50%) und Kalzium (ca. 35%) vor. Der Rest verteilt sich auf Zitrat, Karbonat (6-7%),
Nitrat, Natrium, Magnesium, Fluor und Spurenelemente. Röntgenkristallographische
und elektronenmikroskopische Untersuchungen haben ergeben, dass die Mineralien
in Knochen in Form von Apatitkristallen vorliegen. Unter einem Apatit werden Kalzi-
umphosphatverbindungen verstanden, die hexagonale, nach dem Prinzip eines
Raumgitters gebaute Kristalle bilden. Es überwiegt Hydroxylapatit (Ca10(PO4)6(OH)2).
An ihrer Oberfläche sind die Hydroxylapatitkristalle von einem Hydratmantel umge-
ben, der durch die Hydratisierung der oberflächlichen Ionen des Hydroxylapatits ent-
steht. Der Hydratmantel schafft die Voraussetzung für einen Ionenaustausch zwi-
schen den Kristallen und der Umgebung, was bei der Einlagerung und Mobilisierung
von Kalzium im Knochen eine wichtige Rolle spielt.