Molekülen, den Proteoglykanen. Proteoglykane und Kollagene sind für die Stabilität und die Wasserbindung des Knorpels von großer Bedeutung. Sie haben Einfluss auf die Bewegung von Molekülen durch die Knorpelmatrix.
Glykosaminoglykane (GAG) sind Kohlenhydrate aus langen unverzweigten Zuckerketten. Sie bilden einen großen Komplex aus Molekülen, der Wasser enthält und sich durch hohe Elastizität und Flexibilität auszeichnet. Darauf beruht die hervorragende stoßdämpfende Wirkung dieser gelartigen Matrix. Die GAG bilden das Gerüst vieler Stoffe, die Fasern produzieren können. Ihre hohe Elastizität verdanken sie ihrem Vermögen, Wasser aufnehmen zu können. Der gesunde Knorpel lässt sich an dieser Stelle mit einem Schwamm vergleichen, der sich mit Wasser vollsaugen kann. Die Struktur der GAG-Matrix, die durch das gebundene Wasser sehr dynamisch und flexibel ist, kann extreme Kompressionsdrücke kompensieren. Sie erweist sich daher als Schutz der Gelenke vor mechanischer Überlastung.
Hyaluronsäure ist das einfachste GAG. Man findet Hyaluronsäure sowohl im Knorpelgewebe als auch in der Gelenkflüssigkeit. Durch ihre Fähigkeit, Wassermoleküle flexibel und dynamisch aufzunehmen und wieder abzuspalten, wirkt sie wie ein Schmiermittel in den Gelenken. Die Funktionen der Hyaluronsäure lassen sich wie folgt beschreiben:
Gleitverhältnisse im Gelenkspalt optimieren
Gelenkinnenhaut zur Produktion von Hyaluronan stimulieren
verhindern, dass GAG aus der Knorpelmatrix in die Gelenkhöhle abwandern
die weißen Blutkörperchen und Immunzellen hemmen und dadurch vor Knorpelabbau schützen
Gelbildner mit Stoßdämpferfunktion
Kollagen ist das Struktureiweiß des Bindegewebes. Es sind jeweils bestimmte Kollagentypen in den unterschiedlichen Körpergeweben zu finden:
Kollagen Typ I: Knochen, Sehnen, Bänder, Faszien, Haut, Faserknorpel
Kollagen Typ II: knorpeliges Bindegewebe, Hyalinknorpel, elastischer Knorpel, Faserknorpel
Kollagen Typ III: Haut, Gefäßwände, innere Organe
Kollagen Typ IX: hyaliner Knorpel und Glaskörper des Auges
Im Knorpelgewebe machen die Kollagenfasern den größten Anteil an Molekülen aus. Die Kollagenfasern sind Voraussetzung für die Elastizität des Gelenkknorpels und dessen Stabilität gegenüber Scherkräften. Die einzelnen Kollagenfasern sind chemisch fest gebunden. Zusätzlich wird das gesamte Netzwerk noch durch Kollagentyp IX stabilisiert.
Knorpel – Schicht für Schicht
Der Gelenkknorpel lässt sich aufgrund der Anordnung der faserartigen Bausteine des Kollagens in vier Schichten unterteilen. Das ist das offensichtlichste Unterscheidungsmerkmal. Wenn Sie aber genauer hinschauen, erkennen Sie, dass die einzelnen Zonen sich in weiteren Eigenschaften unterscheiden: durch Größe, Form der Zellen, Orientierung der Zellen und Fasern zur Gelenkfläche sowie die metabolische Aktivität.
Wenn Sie an die Architektur einer Arkade denken, können Sie sich das Fasergefüge vorstellen: Die Kollagenfibrillen steigen vom Knochen ausgehend in Richtung Gelenkoberfläche auf. Vor dem Erreichen der Oberfläche biegen sie sich, um anschließend fast parallel zur Gelenkoberfläche zu verlaufen. Eine zweite Biegung folgt und sie erstrecken sich wieder in Richtung Knochen. Vom Gelenkspalt Richtung Knochen folgen diese vier Zonen aufeinander:
1 In der oberflächlichen Knorpelzone verlaufen die Kollagenfibrillen so, dass sie die gekrümmte Oberfläche an nur einem Punkt berühren. Sie können dadurch Zugspannungen auffangen. Auch die Knorpelzellen sind parallel zur Gelenkoberfläche ausgerichtet. Sie bilden eine kollagenreiche Gitterstruktur aus.
2 In der zweiten Schicht, die als Übergangszone bezeichnet wird, biegen sich die Kollagenfibrillen um. In diesem Bereich sind die Knorpelzellen rundlicher als in der oberflächlichen Knorpelzone und finden sich häufig gruppiert vor.
3 Die breiteste Schicht des Gelenkknorpels ist die tiefe Zone, die Radiärzone. Hier verlaufen die Kollagenfibrillen quasi senkrecht zur Gelenkoberfläche. Ebenso sind die Funktionseinheiten des Knorpelgewebes, die aus ein oder mehreren Knorpelzellen bestehen, vertikal ausgerichtet. Die Radiärzone ist von der darauf folgenden Mineralisierungszone durch eine Grenzlinie getrennt. Sie fällt durch eine intensivere Färbung auf, die möglicherweise durch einen besonders hohen Proteoglykangehalt zustande kommt. Die Grenzlinie teilt den nichtmineralisierten vom mineralisierten Knorpel ab.
4 Die Mineralisierungszone stellt eine Übergangszone vom hyalinen Knorpel zum subchondralen Knochen dar, in die die Kollagenfibrillen einstrahlen. In dem Gewebe außerhalb der Zellen sind viele Kalziumphosphatkristalle enthalten. Diese Zone hat eine besonders bedeutende Funktion, indem sie für die Übertragung der Druckbelastungen vom Knorpel auf den Knochen sorgt.
Gelenkkapsel – eine Hülle aus Bindegewebe
Die Gelenkkapsel ist mit dem Gelenkknorpel und der Gelenkflüssigkeit einer der wichtigsten Bestandteile der Gelenke. Sie ist für Ihre Gelenke eine schützende Außenhülle, die alle innenliegenden Gelenkbestandteile abschirmt. Es entsteht dadurch eine Gelenkhöhle. Die Gelenkkapsel bildet zudem taschenförmige Ausbuchtungen aus, die als Reserveräume dienen. Einerseits können dadurch bei extremen Bewegungen Schädigungen der Fasern verhindert werden, andererseits gibt es Speicherplatz für die Gelenkflüssigkeit. Die Gelenkkapsel umgibt die zwei Knochenenden und ihre äußere Schicht wächst am Gelenkrand mit der Knochenhaut zusammen. Recessus articularis wird die kleine taschenförmige Ausbuchtung der Gelenkkapsel genannt.
Schichten und Funktionen der Gelenkkapsel
Bevor Sie sich in die Details vertiefen, schauen Sie sich erst einmal den Aufbau der Gelenkkapsel an, der aus einer Außen- und einer Innenschicht besteht. Die äußere, wenig elastische Faserschicht, die aus straffem kollagenem Bindegewebe besteht, dient der Stabilität. Sie schützt und führt das Gelenk. An Struktur erkennen Sie hier parallel angeordnete Kollagenfaserbündel mit dazwischenliegenden Fibroblasten und einigen elastischen Fasern. Dieses Fasergewebe kann an bestimmten Stellen aufgrund von regelmäßigen mechanischen Belastungen verstärkt sein. Dort, wo die Gelenkkapsel immer wieder bestimmten Kräften ausgesetzt ist, werden die Kollagenfasern entsprechend vermehrt und dicker.
Die Fasern sind entsprechend der Kraftrichtung ausgerichtet. Diese gebündelte Faseranordnung nennt man Kapselbänder. Sie können die Gelenke zusätzlich stabilisieren. In ihrer Funktion als Führungs- oder Hemmungsbänder haben sie Einfluss auf die Bewegungsrichtung beziehungsweise beschränken das Bewegungsausmaß. Die Gelenkkapsel spielt eine Rolle bei der passiven Stabilität Ihrer Gelenke.
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