Struktur und Funktion der Kollagene im Knochen (Übersichtsreferat)

Zusammenfassung

Knochen ist ein komplexes lebendes Gewebe, das einem ständigen Umbau unterliegt. Architektur und Zusammensetzung sowohl des spongiösen als auch des kortikalen Knochens ermöglichen dem Skelettsystem, seinen mechanischen Beanspruchungen gerecht zu werden. Der festere kortikale Knochen reagiert hierbei langsamer auf geänderte Beanspruchungen, während sich der sppngiöse Knochen mit seiner größeren Oberfläche durch eine höhere metabolische Aktivität auszeichnet. Die Knochenmatrix besteht zu 70% aus einem anorganischen Mineralanteil mit überwiegend Hydroxylapatit und geringeren Anteilen an Karbonat sowie zu 30% aus organischen Substanzen (als Überblick s. Kucharz 1992). Die organische Matrix enthält zu 85% — 95% Kollagen Typ I (Rogers et al. 1952). Neben Kollagenen enthält die hochorganisierte Knochenmatrix Proteoglykane unterschiedlicher Größe und verschiedene Glyko-proteine (Butler 1987). Kollagene und die anderen Matrixbestandteile unterliegen differenzierten Wechselwirkungen, die derzeit im Mittelpunkt vielfältiger Forschungsarbeiten stehen. Im Knochen als lebendem Gewebe herrscht ein diffizil geregeltes Gleichgewicht zwischen ständiger Synthese extrazellulärer Matrixproteine durch Osteoblasten und deren Mineralisation sowie der Degradation durch Osteoklasten. Die Regulation erfolgt durch Hormone und Wachstumsfaktoren (Parathormon, Calcitonin, Glukokortikoide, Sexualhormone, Vitamin D, Insulin, „insulin-like growth factor“, Prostaglandine, etc.). Ein Teil der Zytokine wird auch lokal im Knochen produziert wie z.B. Prostaglandine, Interleukin 1, Interleukin 6, TNF-α, TGF-β oder „bone morphogenetic protein“(BMP).