Osteoblasten

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 10. November 2016
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Osteoblasten werden meistens als knochenaufbauende und Osteoklasten als knochenabbauende Zellen bezeichnet. Diese Sichtweise ist sicherlich zu kurz gedacht. Vielmehr ist ein sinnvolles Zusammenwirken der beiden Zelltypen die Voraussetzung für ein Gleichgewicht im Knochenstoffwechsel.

Inhaltsverzeichnis

Was sind Osteoblasten?

Ein lebender Knochen befindet sich ständig im Umbau und erfordert die Aktivität der ab- und aufbauenden Zellen. Ein Gleichgewicht zwischen Auflösung und Erneuerung der Knochensubstanz ist enorm wichtig, um die Beschaffenheit des Knochens an die Stoffwechselaktivität und an Belastungen anzupassen.

Die Osteoblasten übernehmen in diesem Zusammenhang einerseits den Part des Knochenaufbaus, sie bilden die Bestandteile der Knochensubstanz (Matrix). Andererseits regulieren sie aber auch durch Hemmung oder Anregung die Aktivität der Osteoklasten. Dadurch wird die Zusammenarbeit der beiden Zelltypen perfekt aufeinander abgestimmt und die Tätigkeit an den Bedarf angepasst.

In dem ständigen Ab- und Aufbauprozess wandeln sich auch die Osteoblasten selber. Sie werden aus ihrer aktiven Form in eine inaktive überführt, die Osteozyten. Diese sind dann ein wichtiger Bestandteil der Knochensubstanz, nehmen aber nicht mehr handelnd am Regenerationsprozess teil. Gleichzeitig werden ständig neue tätige Osteoblasten nachgebildet, um weiterhin eine ausreichende Zahl an Aufbauzellen zur Verfügung zu haben.

Anatomie & Aufbau

Während Osteoklasten zu den Makrophagen (Riesenfresszellen) gehören, entwickeln sich Osteoblasten aus undifferenzierten Stammzellen des Knochenbindegewebes. Sie sind kleine bohnenförmige Zellen und zeigen den typischen Aufbau von sehr stoffwechselaktiven Zellen.

Zum einen sind im Inneren viele Mitochondrien zu sehen, die Kraftwerke, die die Energie für den erhöhten Arbeitsumsatz liefern. Zahlreich vertreten ist ebenfalls raues endoplasmatisches Reticulum. Dort werden die 3 wichtigen Proteine synthetisiert, die für den Aufbau der Knochensubstanz notwendig sind. Kollagen Typ I ist für die Biegsamkeit des Knochens wichtig. Osteocalcin und Osteonectin sind Proteine, die für die Mineralisierung des Knochens zuständig sind.

Der ausgeprägte Golgiapparat mit seinem Membranstapeln übernimmt den Transport der synthetisierten Substanzen zur Zellmembran, von wo sie nach außen, in den Interzellularraum abgegeben und zu ihrem Bestimmungsort weiter geleitet werden.

Für den Aufbau der beschriebenen Substanzen ist das Vorhandensein von 3 Vitaminen von entscheidender Bedeutung. Bei der Kollagenherstellung wird Vitamin C gebraucht für die Quervernetzung der Kollagenfibrillen, die Voraussetzung für die Funktionalität des Proteins. Vitamin K wird benötigt für den Einbau von Calcium.

Schließlich sorgt Vitamin D dafür, dass genügend Calcium über den Darm ins Blut aufgenommen wird und dem Osteocalcin zur Verfügung steht. Vitamin D braucht Sonnenlicht, um in der Haut hergestellt zu werden. Das Calcium wird für die Mineralisierung, also die Festigung des Knochens benötigt.

Funktion & Aufgaben

Im lebenden Knochen finden ständig Umbauprozesse statt. Sport, Bewegung und Gewichtsbelastung machen die Knochen dicker und fester, fehlen diese Reize, wird er dünner und schwächer. Defekte müssen repariert werden. Die Steuerungszentrale für diese Prozesse sind die Osteoblasten. Sie passen ihren Aktivitätslevel und den der Osteoklasten dem Bedarf an.

Schon bei normalen Beanspruchungen entstehen durch Fehlbelastungen oder falsche Bewegungen Mikrotraumen, die kleine Risse im Knochen hervorrufen. Diese Minibrüche müssen repariert werden, ein Vorgang der ständig im Knochen stattfindet. Der Heilungsvorgang hat immer den gleichen Ablauf. Zuerst treten die Osteoklasten in Aktion. Sie beseitigen das defekte Gewebe zusammen mit gesundem Zellmaterial. Es entsteht eine Wundhöhle (Lakune), die größer ist als der eigentliche Defekt. Diese Vorgehensweise soll sicherstellen, dass wirklich das gesamte zerstörte Material beseitigt ist und tatsächlich neues intaktes Knochengewebe entstehen kann.

Anschließend fangen die Osteoblasten an, die Lakune durch Bildung von Knochengewebe wieder zu schließen und zu festigen. Der Aufbau dauert viel länger als der vorherige Abbau.

Wird der Knochen durch Arbeitstätigkeiten oder Sport intensiver beansprucht, entsteht Druck oder Zug oder beides. Erhöhte Kompression entsteht durch Gewichte, erhöhte Spannung durch die Übertragung des Sehnenzuges auf den Knochen.

Wie schon erwähnt fungieren die Osteoblasten als Kontrollinstanz dieses Prozesses, damit Auf- und Abbauprozesse immer im Gleichgewicht sind. Sie sind in der Lage die Aktivität der Osteoklasten zu bremsen oder zu fördern. Sie schütten Substanzen (Rank Ligand) aus, die an Rezeptoren des Osteoklasten andocken können und diese aktivieren. Durch die Ausschüttung eines weiteren Moleküls (Osteoprogesterin) kann dieser Prozess unterbrochen werden und die Aktivität der Osteoklasten gestoppt werden.

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Krankheiten

Mehrere Knochenerkrankungen sind darauf zurück zu führen, dass das Gleichgewicht zwischen Auf- und Abbauprozessen im Knochenstoffwechsel gestört ist, in der Regel eher durch eine Störung der Funktion der Osteoblasten.

Skorbut ist auf eine ungenügende Versorgung mit Vitamin C zurück zu führen. In der Regel ist dafür eine Mangelernährung verantwortlich, weshalb die Erkrankung heute vorwiegend in unterentwickelten Ländern vorkommt. Das fehlende Vitamin C führt dazu, dass die Osteoblasten die notwendigen Querbrücken zwischen den Kollagenketten nicht herstellen können. Es entsteht defektes Kollagen, dass seine Aufgaben nicht mehr wahrnehmen kann.

Die Rachitis bei Kindern, bei Erwachsenen als Osteomalazie bezeichnet, entsteht durch einen Mangel an Vitamin D infolge verminderter Aufnahme und zu kurzer Sonnenexposition. Die Folge ist, dass nicht genügend Calcium über den Darm aufgenommen wird und den Osteoblasten für den Einbau in den Knochen zur Verfügung steht. Ihnen fehlt dadurch die Festigkeit, sie bleiben oder werden weich und verformen sich, insbesondere dort wo sie Druck ausgesetzt sind (O-Beine).

Bei der Osteoporose gerät das Gleichgewicht des Knochenstoffwechsels aus den Fugen. Entweder ist die aufbauende Aktivität der Osteoblasten gemindert oder ihre Kontrollfunktion auf die Tätigkeit der Osteoklasten reduziert. In beiden Fällen kommt es zu einem vermehrten Abbau von Knochensubstanz, die Knochendichte verringert sich. Neben anderen Symptomen ist die erhöhte Bruchneigung mit Skelettverformungen ein typisches Merkmal dieser Erkrankung.

Typische & häufige Knochenerkrankungen

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