10.13 : Bone Remodeling and Repair

Osteoklasten sind Zellen, die für die Knochenresorption und den Knochenumbau verantwortlich sind. Sie stammen aus hämatopoetischen Vorläuferzellen, die im Knochenmark vorkommen. Zahlreiche Vorläuferzellen verschmelzen zu mehrkernigen Zellen mit jeweils 10-20 Zellkernen. Ein einzelner Osteoklasten hat einen Durchmesser von 150 bis 200 μM. Diese Zellen haben gekräuselte Grenzen, die das darunter liegende Knochengewebe aufbrechen und beim Knochenabbau Mineralien wie Kalzium an das Blut abgeben. Osteoklasten haften während der Knochenresorption mit ihren gekräuselten Kanten an den Knochen und sezernieren mehrere Enzyme, darunter die saure Phosphatase. Die saure Phosphatase mineralisiert den Knochen, indem sie organisches Kollagen abbaut und Kalzium und Phosphor freisetzt.

Beim Knochenumbau handelt es sich um eine Skelettveränderung, die regelmäßig in Abstimmung mit der Knochenbildung stattfindet. Dadurch wird der Abbau und die Bildung von neuem Knochen ausgeglichen. Ab einem Alter von etwa 40 Jahren kommt es jedoch häufiger zu einem Knochenabbau als zu einer Bildung, was zu einer Verringerung der Knochendichte führt. Die Folge ist Osteoporose, die die Knochen schwächer und brüchig macht und das Risiko von Frakturen erhöht.

Mehrere Hormone und Proteine regulieren den Prozess der Knochenresorption. Der R-Ezeptor, einTivator des Faktors k, appa oder RANK, bindet an seinen Liganden und stimuliert die Knochenresorption. Calcitonin, ein Hormon, das von der Schilddrüse freigesetzt wird, reduziert das zirkulierende Kalzium im Blut und hemmt den Knochenabbau, wodurch die Knochenbildung gefördert wird. In ähnlicher Weise erhöht das Parathormon (PTH) den Kalziumspiegel im Blut. Darüber hinaus erhöht es auch die Aktivität von RANKL und fördert die Knochenresorption. Das Wachstumshormon stimuliert die Aktivität sowohl der Osteoblasten als auch der Osteoklasten und ermöglicht so gleichzeitig die Knochenresorption und -bildung.

Das Hormon Östrogen reguliert den Knochenabbau negativ. Ein Mangel an Östrogen erhöht den Knochenabbau und den Knochenumbau. Calcitonin hemmt den Resorptionsprozess, indem es an Calcitonin-Rezeptoren auf Osteoklasten bindet. Calcitonin spielt also eine Rolle bei der Kalziumhomöostase und wird zur Behandlung von Osteoporose eingesetzt.