Mineralisation

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 27. Januar 2017
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Bei der Mineralisation werden in Hartgewebe, wie den Zähnen oder den Knochen, zur Verhärtung Mineralstoffe eingelagert. Im Körper liegt permanent ein Gleichgewicht zwischen Mineralisation und Demineralisation vor. Bei einem Mineralstoffmangel oder anderen Mineralisierungsstörungen ist dieses Gleichgewicht gestört.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Mineralisation?

An Hartgeweben, wie den Zähnen oder den Knochen, findet permanent eine schrittweise Einlagerung von anorganischen Substanzen in die organische Matrix statt. Bei diesen Substanzen handelt es sich vor allem um Salze wie Hydroxylapatit, Phosphat oder Fluorid. Bei der Knochenbildung ist Kalzium eine der wichtigsten Substanzen.

Gesteuert wird der Prozess der Einlagerung von der organischen Matrix. Das Collagen spielt bei den Steuerprozessen eine Schlüsselrolle. Die beschriebenen Vorgänge werden als Mineralisation oder Mineralisierung bezeichnet. Im Zusammenhang mit den Knochen macht Mineralisation einen Großteil der Ossifikation und der Frakturheilung aus.

Der gegenteilige Prozess ist als Demineralisation bekannt. Salze werden dabei aus den Hartgeweben herausgelöst. Übrig bleibt die kollagene Matrix. Demineralisation und Mineralisation stehen in den Hartgeweben des menschlichen Organismus physiologischerweise in Harmonie.

Ein weiterer Begriff aus diesem Bereich ist die Remineralisation, also die Wiedereinlagerung anorganischer Substanzen nach einer Demineralisation. Mineralisation findet vor allem bei der Neubildung von Hartgeweben statt.

Funktion & Aufgabe

Lebender Knochen wird durch die knochenbauenden Osteoblasten und die knochenabtragenden Osteoklasten permanent nach den aktuelle funktionellen Bedürfnissen ausgerichtet. Der Knochenaufbau (Osteogenese) konkurriert ein Leben lang mit dem Knochenabbau (Osteolyse). Mineralisation konkurriert permanent mit Demineralisation.

Osteoblasten geben eine organische Grundsubstanz ab, die als Knochenmatrix bezeichnet wird. Diese Grundsubstanz wird unter der Vermittlung der Osteoblasten anschließend mineralisiert. Die Mineralisierungsprozesse hängen dabei von der Menge an Phosphat und Calcium im Plasma ab.

Die Steuerung der Osteoblasten und damit der Mineralisation unterliegt dem Einfluss von Hormonen wie dem Parathormon, Calcitonin und Calcitriol. Auch Östrogene, Somatotropin und Glukokortikoide übernehmen bei der Knochenzellaktivität und damit bei allen Mineralisierungs- und Demineralisierungsprozessen Steuerfunktionen.

Bei der Mineralisation werden in Hartgewebe, wie den Zähnen oder den Knochen, zur Verhärtung Mineralstoffe eingelagert.

Dank des ausgewogenen Wechsels von Mineralisation und Demineralisation lässt sich das Skelett immer wieder an neue Belastungen und Bedürfnisse anpassen, ohne zu brechen. Der Mensch erhält aufgrund dieser kontinuierlichen Vorgänge etwa alle sieben Jahre ein neues Skelett.

Die beteiligten Hormone stellen die benötigten Mineralstoffe und Vitamine zur Mineralisierung in hoher Menge bereit. Sie mobilisieren dadurch sozusagen die Arbeitsmaterialien der Osteoblasten und zeigen zusätzlich stimulierende Wirkungen auf die Zellen des Knochenaufbaus. Zur Mineralisierung des Knochens und zur Aufnahme von Clacium aus dem Darm ist zwingend Vitamin D erforderlich, das vor allem durch Sonneneinstrahlung gewonnen wird.

Auch an den Zähnen finden ständige Auf- und Abbauprozesse statt. Der Speichel hat für diese Vorgänge eine herausragende Bedeutung. Zahnschmelz besteht zu rund 98 Prozent aus eingelagerten Mineralstoffen. Sie verleihen den Zähnen erst ihre extreme Härte und geben dem Menschen so seine Beißkraft. Der Zahnschmelz enthält vor allem Calcium, Phosphor und Magnesium oder Fluorid.

Durch Nahrungssäuren ist das Zahnschmelz ständiger Demineralisation ausgesetzt. Der Speichel schützt die Zähne vor Zahnschmelzverlusten und remineralisiert mit seinen Mineralstoffen kleinere Zahnschmelzverletzungen. Andererseits enthält der Speichel auch Mikroorganismen zum Abbau von überschießendem Zahnschmelz. So nimmt er im Kreislauf aus Mineralisation und Demineralisation eine Schlüsselposition ein.

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Krankheiten & Beschwerden

Eine pathologische Mineralisation liegt zum Beispiel bei Konkrementen vor. Dabei handelt es sich um Festkörper in den Hohlräumen des Körpers, die aus gelösten Hartsubstanzteilen bestehen. Als Zahnstein werden in diesem Zusammenhang harte Zahnbeläge unter der marginalen Gingiva bezeichnet. Das Zahnsteinkonkrement entsteht durch Mineralien aus dem Speichel, die sich an Plaque anreichern. Mit der Neigung zur Zahnsteinbildung werden genetische Faktoren assoziiert. Ein Mangel an Mineralisation an den Zähne und den Knochen kann auf einen Mineralstoffmangel zurückzuführen sein.

Mineralisationsstörungen sind weit verbreitet und stehen meist mit einem abnormen Calcium-Phosphat-Spiegel in Zusammenhang. Die Konzentrationen der beiden Stoffe sind aufgrund des konstanten Löslichkeitsprodukts voneinander abhängig. Ein Großteil des Calcium- und Phosphatvorrats ist als Hydroxylapatit im Knochen abgelegt. Wenn im Körper ein Ungleichgewicht von einem der beiden Mineralien eintritt oder die Aufnahme der Stoffe im Magendarmtrakt mit der Stoffausscheidung durch die Nieren in Imbalance gerät, wird den Schwankungen in der Konzentration entweder durch Einlagerung oder Entspeicherung begegnet. Beides kann pathologische Ausmaße annehmen.

Ein solches Phänomen liegt im Rahmen der Rachitis vor. An Erwachsenen ist dieses Krankheitsbild als Osteomalazie bekannt. Die verbreitetste Rachitis-Form ist die Calcium-Mangel-Rachitis, der ein Vitamin-D-Mangel vorausgeht.

Auch das Gebiss kann von Mineralisationsstörungen betroffen sein. Beispiele hierfür sind die Amelogenesis imperfecta und die Dentinogenesis imperfecta. Die Amelogenesis imperfecta ist eine genetische Erkrankung, die die Bildung von Zahnschmelz und äußerer Zahnhartsubstanz stört. Auch bei der Dentinogenesis imperfecta handelt es sich um eine genetische Erkrankung. Statt der Bildung des Zahnschmelzes ist bei dieser Krankheit die Bildung der inneren Zahnsubstanz und damit des Dentins gestört.

Mineralisationsprobleme können bereits das Milchgebiss betreffen. Wenn nur einzelne Zähne betroffen sind, ist von einer lokalisierten Störung die Rede. Sind alle Zähne betroffen, spricht der ZahnarztIn von einer genereralisierten Mineralisationsstörung. Mineralisationsgestörte Zähne sind von gelblicher bis brauner Farbe und weisen oft Abplatzungen am Zahnschmelz auf. Formveränderungen, erhöhte Temperaturempfindlichkeit und Kariesneigung gehören ebenfalls oft zum Krankheitsbild. Die Ursache ist ein Mangel an Mineralien im Zahnschmelz. Die Gründe für diesen Mangel sind nicht abschließend erforscht.

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