Osteoblasten: Wichtige Zellen für starke und gesunde Knochen

Welche Arten von Zellen gibt es in den Knochen?

Im Prinzip gibt es drei Zellarten, die unterschiedliche Funktionen besitzen.

• Osteozyten: reife Knochenzellen, zahlenmässig am stärksten vertreten
• Osteoblasten: produzieren Knochensubstanz, sie werden zu Osteozyten
• Osteoklasten: Gegenspieler der Osteoblasten, sie bauen Knochenmasse ab

Das in den grossen Knochen enthaltene Knochenmark enthält Stammzellen, aus denen sich sämtliche Zellen des Blutes sowie Fettzellen entwickeln.

Woraus besteht die Knochensubstanz?

Knochengewebe entsteht aus der sogenannten Knochenmatrix (Osteoid). Dieses Grundgerüst ist aus Knochenproteinen, Glykoproteinen sowie hauptsächlich Kollagenen aufgebaut. Kollagene sind Eiweisse, die lange Fasern bilden. Osteoblasten bilden diese Matrix. Damit der Knochen hart und stabil wird, werden harte Minerale wie Kalzium als Phosphat und Carbonat im Mengenverhältnis von 40:25:5 eingebaut. Die anorganischen Salze machen etwa 55 Prozent der Knochensubstanz aus. Dieser Grundaufbau betrifft alle Knochen, Röhrenknochen wie Ober- und Unterschenkelknochen, platte Knochen wie Schulterblatt und Schädel sowie irreguläre Knochen wie Wirbel- und Unterkieferknochen.

Warum spielen Osteoblasten eine zentrale Rolle im Knochenstoffwechsel?

Osteoblasten bewirken die Bildung von Knochengewebe (Ossifikation). Sie werden benötigt

• für das Knochenwachstum
• für Reparaturen
• für Umbau und Regeneration
• für die Anpassung der Knochen an Belastungen

Osteoblasten wirken ausserdem regulierend auf das Gleichgewicht von Aufbau und Abbau im Knochen. Sie produzieren Substanzen, die die Aktivität der Osteoklasten fördern oder hemmen können.

Wie bauen Osteoblasten die Knochenmatrix auf?

Osteoblasten befinden sich in den Knochenhäuten, die die inneren und äusseren Flächen (Periost, Endost) des Knochengewebes überziehen. Sie stehen über Fortsätze miteinander in Verbindung, teilweise liegen sie auch dicht aneinander. Die Osteoblasten produzieren zunächst eine ungeformte Grundsubstanz. Diese liegt ausserhalb der Zellen und ist noch weich. Daraus bildet sich dann mit kollagenen Fasern die kollagene Knochenmatrix. Im Laufe der Zeit lagert sich Calciumphosphat an, das den Knochen härtet und stabil macht. Diese Kristalle richten sich an den Spannungslinien der Zug- und Druckbelastung aus. So wird mit minimalem Materialeinsatz maximale Stabilität erreicht. Die Osteoblasten mauern sich mit harten Mineralien gewissermassen ein und werden damit zu Osteozyten. Auch diese stehen noch durch Fortsätze miteinander in Verbindung. Die reifen Knochenzellen, die die zahlenmässig am häufigsten sind, teilen sich nicht mehr.

Woher stammen die Osteoblasten?

Osteoblasten entwickeln sich aus Stammzellen im embryonalen Bindegewebe. Die Entwicklung wird durch Vitamin A und Fluorid gefördert. Bestimmte Proteine stimulieren die Entwicklung von Stammzellen zu Vorläuferzellen (Osteoprogenitorzellen), die sich dann entweder in Richtung Knorpelzellen oder Osteoblasten ausdifferenzieren. Solche Zellen sind das ganze Leben lang in den Knochenhäuten aktiv. Die Fähigkeit zum Umbau der Knochen (remodeling) bleibt erhalten. Im Normalfall werden vier bis zehn Prozent der Knochenmasse pro Jahr erneuert.

Welche Faktoren regeln die Ossifikation (Knochenbildung), die Umbildung der Knochen oder den Abbau?

Die Schilddrüse produziert das Hormon Calcitonin, das den Knochenabbau hemmt und den Einbau von Kalzium in die Knochen fördert. Die Nebenschilddrüse produziert Parathormon, das im Gegenteil den Abbau fördert. Damit kann der Kalziumspiegel des Blutes angehoben werden. Auch die Geschlechtshormone Östrogen und Testosteron sind an der Regelung beteiligt, indem sie die Osteoblasten stimulieren. Im Alter und besonders, wenn nach den Wechseljahren bei Frauen der Hormonspiegel sinkt, steigt damit das Risiko für Osteoporose. Du kannst in jungen Jahren gezielt mit der Ernährung dafür sorgen, dass genügend Kalzium eingebaut wird. Reichlich Kalzium ist beispielsweise in Milchprodukten, Gemüsen wie Brokkoli und in manchem Trinkwasser enthalten. Die Vitamine D und K fördern die Aufnahme. Andere Substanzen, wie Tee und Kaffee oder Phosphate, welche in vielen Fertiggerichten enthalten sind, können Kalzium binden, sodass es vom Darm nicht aufgenommen werden kann. Hast du starke Knochen, findet ein eventuell später erfolgender Abbau von einem günstigeren Niveau aus statt. Besonders wichtig für die Stabilität der Knochen ist regelmässige Bewegung, denn Belastung stimuliert den Stoffwechsel und den Aufbau der Knochenstruktur. Beuge vor, indem du deine Knochen stärkst, denn die Therapie krankhafter Veränderungen ist langwierig und mühevoll.

Wann sind die Knochenzellen besonders aktiv?

Das Längenwachstum der Knochen findet hauptsächlich in der Nacht statt. Vermutlich hängen nachts auftretende Wachstumsschmerzen bei Kindern damit zusammen. Doch auch der normale Um- und Abbau scheint bevorzugt während des Schlafs stattzufinden. Jedenfalls lieferten Untersuchungen Hinweise darauf, dass bei Frauen, die nur wenig schlafen, eher eine verminderte Knochendichte auftritt und ein erhöhtes Osteoporoserisiko besteht.