Knorpelgewebe

Bestandteile von Knorpelgewebe

Knorpel ist ein spezialisiertes Stützgewebe mesenchymalen Ursprungs, bestehend aus Knorpelzellen (Chondrozyten) und einer extrazellulären Matrix (EZM). Er verleiht Druckelastizität, Formgebung und Gleitfähigkeit und ist wesentlich für Gelenkflächen, Wachstumsfugen und bestimmte Stützstrukturen (z. B. Ohrmuschel, Trachea). Da Knorpel avaskulär ist, erfolgt die Ernährung ausschließlich durch Diffusion – aus dem Perichondrium oder, im Gelenkknorpel, aus der Synovialflüssigkeit. Diese bradytrophe Versorgung erklärt den niedrigen Stoffwechsel und die eingeschränkte Regenerationsfähigkeit. Die Bestandteile von Knorpelgewebe sind:

Knorpelzellen:

Chondroblasten
- Teilungsfähige, aktive Knorpelvorläuferzellen
- Liegen im wachsenden Knorpel unter dem Perichondrium
- Produzieren die extrazelluläre Knorpelmatrix (Fasern und Grundsubstanz)
- Beteiligt an zwei Wachstumsformen:
  - Interstitielles Wachstum: Matrixbildung im Inneren des Knorpels
  - Appositionelles Wachstum: Matrixneubildung vom Rand aus, durch Zellen des Perichondriums
Chondrozyten
- Entstehen aus Chondroblasten, liegen in Lakunen (oft in isogenen Gruppen)
- Stoffwechselaktivität gering (bradytroph)
- Regulieren den Knorpelumsatz: Balance aus Neubildung und Abbau der Matrix
Chondroklasten
- Verantwortlich für den Abbau der Knorpelmatrix

Knorpelhaut (Perichondrium):

Knorpel wird meist von einer vaskularisierten Knorpelhaut umgeben
Besteht aus Stratum fibrosum (außen, zugfest, Fibroblasten) und Stratum cellulare (innen, zellreich, Chrondroblasten)
Dient als Knorpelhülle, der Nährstoffversorgung und der Regeneration

Knorpelmatrix:

Matrix enthält viel Hyaluronsäure und Proteoglykane (v.a. Aggrecan) mit hoher Wasserbindung
Enthält Kollagenfibrillen (v. a. Typ II, IX, XI, zusätzlich nicht fibrilläres Typ X)
Enthält Glykoproteine (z. B. Chondronectin) → Verbindet Zellen mit der Matrix

Strukturen des Knorpels

Lakune = Knorpelzellhöhle
- Entsteht durch die Schrumpfung der Chondrozyten im Rahmen der Gewebepräparation
- Enthält meist eine isogene Gruppe von Chondrozyten (Zellen stammen von einer gemeinsamen Vorläuferzelle ab
  → Daher „isogen“)
- Außen befindet sich eine kräftig anfärbbare Knorpelkapsel
Knorpelhof (Territorium)
- Bereich um die Knorpelkapsel
- Enthält hohen Gehalt an Proteoglykanen (z.B. Aggrecan)
- Färbt sich z. B. bei HE-Färbung basophil an
Chondron:
- Besteht aus isogener Zellgruppe und Knorpelhof (Territorium)
Interterritorium
- Zellfreie Knorpelmatrix zwischen den Chondronen
- In histologischen Schnitten blasser gefärbt

Knorpelgewebe — OpenStax College, CC BY 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/3.0>, via Wikimedia Commons

Hyaliner Knorpel

Allgemeine Eigenschaften
- Häufigster Knorpeltyp im menschlichen Körper
- Wird auch „Glasknorpel“ gennant
- Druckelastisch, glatte Oberfläche → erleichtert Gleitbewegungen
Histologische Merkmale
- Gliederung in Chondrone und Interterritorien ist deutlich erkennbar
- Chondrone enthalten meist 2–6 dicht beieinanderliegende Chondrozyten
- Jeder Chondrozyt liegt in einer Lakune, deren Wand als Knorpelkapsel (oder perizelluläre Matrix) bezeichnet wird (Präparationsartefakt)
- Die Knorpelkapsel sowie der umgebende Knorpelhof sind stark basophil gefärbt
- Das Interterritorium ist weniger intensiv gefärbt und wirkt homogen
- Kollagenfasern (v. a. Kollagen Typ II) sind nicht sichtbar, da sie durch ihre ähnliche Färbeeigenschaft wie die Grundsubstanz maskiert sind
- Im Alter verringert sich die Dichte der Grundsubstanz, wodurch zuvor maskierte kollagene Fasern (sogenannte Asbestfasern) sichtbar werden (auch "Asbestdegeneration" genannt)
- Zusätzlich kann es zur Verkalkung des Knorpelgewebes kommen (z.B. beim Rippenknorpel in höherem Alter)
Vorkommen
- Gelenkknorpel
- Rippenknorpel (Verbindung zu Sternum)
- Atemwege (Nase, Trachea, Bronchien)
- Epiphysenfugen
- Embryonales Skelett (Primordialskelett)
Besonderheit: Gelenkknorpel
- Bedeckt die Gelenkflächen von echten Gelenken
- Besitzt im Unterschied zum hyalinen Knorpel kein Perichondrium → Ernährung ausschließlich über Synovia → kaum Regeneration möglich
- Funktion: Druckelastisch, stoßdämpfend, gleichmäßige Kraftverteilung auf der Gelenkfläche
Aufbau: Arkadenartige Anordnung der Kollagenfasern („umgedrehtes U“):
- In der Tiefe senkrecht, zur Oberfläche hin immer flacher, tangential → dann wieder bogenförmig nach unten
- Sorgt für optimale Verankerung im subchondralen Knochen und hohe Belastbarkeit
Zonengliederung
- Tangentialzone (Zone I)
  - Kollagenfasern verlaufen oberflächennah horizontal
  - Glatte Oberfläche, widerstandsfähig gegen Scherkräfte
- Übergangszone (Zone II)
  - Fasern nehmen schrägen Verlauf → Übergang zwischen oberflächlicher und tiefer Zone
- Radiärzone (Zone III)
  - Kollagenfasern ziehen senkrecht zur Gelenkfläche
  - Chondrozyten in säulenartigen Gruppen
  - Abgrenzung zur Zone IV durch deutliche Tidemark (Grenzlinie)
- Mineralisationszone (Zone IV)
  - Enthält Hydroxylapatit-Kristalle
  - Kollagenfasern sind hier fest im subchondralen Knochen verankert
Mechanismus der Druckelastizität
- Proteoglykane binden große Mengen Wasser → wirken wie „Schwamm“
- Kollagenfasern begrenzen die Ausdehnung
- Unter Druck: Wasser wird ausgepresst, Proteoglykane komprimiert
- Nach Druckentlastung: Wasser strömt zurück, Proteoglykane dehnen sich wieder bis zu Begrenzung durch die Kollagenfasern → Knorpel kehrt in Ausgangsform zurück

Zonengliederung — Laboratoires Servier, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, via Wikimedia Commons

Faserknorpel

Histologische Merkmale
- Enthält deutlich weniger Chondrozyten als hyaliner oder elastischer Knorpel → sehr zellarm
- Besitzt große Mengen an Kollagenfasern vom Typ I, die im Präparat gut sichtbar sind (unmaskiert)
- Die Fasern sind parallel zur mechanischen Belastungsrichtung ausgerichtet
- Faserknorpel ist druckelastisch durch den Knorpelanteil und zugfest durch die Kollagenfasern → Vereint die Eigenschaften von Knorpel und straffem Bindegewebe
- Kein Perichondrium vorhanden
- Geht oft direkt in angrenzendes straffes Bindegewebe oder Knochen über
Vorkommen
- Anulus fibrosus der Bandscheiben
- Symphysen, z. B. Schambeinfuge
- Gelenklippen von Schulter- und Hüftgelenk (Labrum glenoidale, Labrum acetabulare)
- Menisken in Kniegelenken
- Gelenkflächen im Kiefergelenk und im Sternoclaviculargelenk
- Vorübergehend im Rahmen der sekundären Frakturheilung

Faserknorpel:

Elastischer Knorpel

Histologische Merkmale
- Zellreichste Knorpelform mit vielen Chondrozyten pro Chondron
- Aufbau ähnelt dem hyalinen Knorpel, unterscheidet sich aber durch zusätzliche elastische Fasernetze
- Elastische Fasern bestehen aus Fibrillin und elastischem Grundmaterial (amorphes Elastin)
- Die elastischen Fasernetze verleihen dem Gewebe hohe Biege- und Druckelastizität
Vorkommen
- Ohrmuschel, Äußerer Gehörgang, Tuba auditiva (Ohrtrompete)
- Epiglottis (Kehldeckel)
- Kehlkopf (z.B. Cartilago corniculata)
- Kleine Bronchien

Elastischer Knorpel:

Formen des Knorpelwachstums

Appositionelles Wachstum
- Wachstum durch Zellnachschub von außen
- Zellen des Stratum cellulare im Perichondrium teilen sich
- Diese Zellen differenzieren sich zu Chondroblasten
- Neue Knorpelmatrix wird von außen an bestehendes Gewebe angelagert
Interstitielles Wachstum
- Wachstum aus dem Inneren des Knorpels
- Chondroblasten bilden Interzellularsubstanz
- Dadurch vergrößert sich der Abstand zwischen den Zellen
- Gewebe „dehnt“ sich durch Volumenzunahme der Matrix