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Wie der Knochenumbau auf der Zellebene funktioniert

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Wie geht das nun mit dem Dicker-und-dünner-Werden des Knochens? Dazu gibt es Spezialisten, zwei spezielle Zelltypen. Die einen, die Osteoblasten, nennen wir sie in Stellvertretung Moritz, sind dazu da, den Knochen wachsen und dicker werden zu lassen. Wie macht Moritz das? Eine Zelle hat ja keine Werkzeuge oder Hände, mit denen sie Kollagenfasern verknoten und in diese Netze Hydroxylapatit hineingießen kann. Moritz kann nur eins: Chemie! Aber darin ist er ein Meister. Moritz ist wie jeder Zelltyp im Körper ein Spezialist. Jede Körperzelle stellt spezielle Proteine her, die nur von diesem Zelltyp gebildet werden können. Im Falle von Moritz sind das spezielle Kollagene, die eine hohe Affinität zu Kalziumphosphat aufweisen. Das Kollagen eins und das Kollagen acht sind solche Kandidaten.

Was ist Kalzium? Das Leben benötigt vor allem Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Dann folgt mit einigem Abstand Kalzium. 1,5 Prozent unseres Körpergewichts entfallen auf dieses Element, das man vielleicht noch aus dem Chemieunterricht kennt. Das Metall verbindet sich wie der Blitz, wenn man ihm ein anderes Material anbietet, zum Beispiel Wasser. Tatsächlich ist Kalzium ein extrem reaktives Element, das in der Natur in unzähligen Verbindungen vorkommt. Davon ist der allseits bekannte Kalk (nur) eine. Kalk heißt chemisch korrekt Kalziumkarbonat. Die Verbindung mit dem Kohlenstoff (Carbonium) ist eine andere leidenschaftliche Liaison des Kalziums. In den Knochen steckt aber kein Kalk, sondern Kalzium als Kalziumphosphat oder Hydroxylapatit. Das ist die harte Substanz, die dem Knochen die Festigkeit verleiht, damit der Mensch nicht als Sofakartoffel sein Leben fristen muss.

Halte niemand das Hydroxylapatit für eine „tote“ Materie, nur weil es aus anorganischen Quellen kommt. Das in ihm enthaltene Kalzium verwendet der Körper immer dann, wenn es anderweitig, etwa durch Ernährungsmängel, zu wenig von diesem Element gibt. Der Körper nutzt die Knochen tatsächlich als Kalziumbank, von der er abhebt, wenn er klingendes Metall braucht. Und er legt es auch wieder an, wenn genug davon vorhanden ist.

Kommt also so ein Kalziumphosphat aus dem Blut angeschwommen (jawohl, der Knochen ist durchblutet), bindet es an diese Kollagenfasern. Es kommt zu einer Mineralisierung dieser Fasern und letztlich zur Bildung des Hydroxylapatits.

Aber Moritz ist nicht allein. Natürlich ist Max in der Nähe und wartet geduldig auf seine Chance. Max ist ein sogenannter Osteoklast. Dieser Zelltyp hat einen eher destruktiven Charakter. Alles, was Moritz aufgebaut hat, ist Max ein Dorn im Auge. Max hält sich mit seiner Arbeit nur dort zurück, wo es auffällt, nämlich da, wo der Körper den Knochen braucht. An den Stellen aber, an denen der Knochen weniger belastet wird, wartet ein listiges Helferlein, der Osteozyt. Dieser schüttet ein bestimmtes Protein aus, das RANKL. Max wird rasend, wenn der RANKL in seiner Nähe ist. Wie ein Wilder fängt er an, Moritz’ sorgsam gebildeten Knochen aufzulösen. Es kommt zu einem lokalen Knochenschwund.

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