Anatomie & Physiologie

Funktionen des Bindegewebes

Bindegewebe erfüllen viele Funktionen im Körper, am wichtigsten ist, dass sie andere Gewebe unterstützen und verbinden: von der Bindegewebshülle, die einen Muskel umgibt, über die Sehnen, die die Muskeln an den Knochen befestigen, bis hin zum Skelett, das die Körperpositionen stützt. Der Schutz ist eine weitere wichtige Funktion des Bindegewebes in Form von Faserkapseln und Knochen, die empfindliche Organe schützen. Spezialisierte Zellen im Bindegewebe verteidigen den Körper vor Mikroorganismen, die in den Körper gelangen. Der Transport von Gasen, Nährstoffen, Abfällen und chemischen Botenstoffen wird durch spezialisierte flüssige Bindegewebe wie Blut und Lymphe sichergestellt. Fettzellen speichern überschüssige Energie in Form von Fett und tragen zur Wärmedämmung des Körpers bei.

Embryonales Bindegewebe

Alle Bindegewebe stammen aus der mesodermalen Schicht des Embryos (siehe Abbildung 4.2.2). Das erste Bindegewebe, das sich im Embryo entwickelt, ist Mesenchym, die Stammzelllinie, von der später alle Bindegewebe abgeleitet werden. Cluster von mesenchymalen Zellen sind im gesamten adulten Gewebe verstreut und liefern die Zellen, die für den Ersatz und die Reparatur nach einer Bindegewebsverletzung benötigt werden. Eine zweite Art von embryonalem Bindegewebe bildet sich in der Nabelschnur, genannt schleimiges Bindegewebe oder Wharton-Gelee. Dieses Gewebe ist nach der Geburt nicht mehr vorhanden und hinterlässt nur verstreute Mesenchymzellen im ganzen Körper.

Strukturelemente des Bindegewebes

Bindegewebe gibt es in einer Vielzahl von Formen, aber sie haben typischerweise drei charakteristische Komponenten gemeinsam: Zellen, große Mengen amorpher Grundsubstanz und Proteinfasern. Im Gegensatz zu Epithelgewebe, das aus dicht gepackten Zellen besteht, sind Bindegewebszellen in einer extrazellulären Matrix (ECM) weiter verteilt. Die Matrix spielt eine wichtige Rolle bei der Funktion dieses Gewebes. Der Hauptbestandteil der Matrix ist Grundsubstanz. Diese Grundsubstanz ist normalerweise flüssig, kann aber auch mineralisiert und fest sein, wie in Knochen. Die Menge und Struktur jeder Komponente korreliert mit der Funktion des Gewebes, von der starren Grundsubstanz in Knochen, die den Körper stützen, bis zur Aufnahme spezialisierter Zellen; zum Beispiel eine Phagozytenzelle, die Krankheitserreger verschlingt und auch Gewebe von Zelltrümmern befreit.

Zelltypen

Jede Klasse von Bindegewebe wird durch grundlegende Zelltypen gebildet. Die Zellen können sowohl in einer aktiven Form (Suffix –blast) gefunden werden, wo sie die Bestandteile der Substanz teilen und sezernieren, als auch in einer inaktiven Form (Suffix -cyte). Die am häufigsten vorkommende Zelle im eigentlichen Bindegewebe ist der Fibroblast. Polysaccharide und Proteine, die von Fibroblasten ausgeschieden werden, verbinden sich mit extrazellulären Flüssigkeiten zu einer viskosen Grundsubstanz, die mit eingebetteten fibrösen Proteinen und Zellen die extrazelluläre Matrix bildet. Chondroblasten und Osteoblasten sind der primäre spezialisierte Zelltyp, der sich im Knorpel bzw.

Adipozyten sind Zellen, die Lipide als Tröpfchen speichern, die den größten Teil des Zytoplasmas füllen. Es gibt zwei grundlegende Arten von Adipozyten: weiß und braun. Die braunen Adipozyten speichern Lipide als viele Tröpfchen und haben eine hohe metabolische Aktivität. Im Gegensatz dazu speichern weiße Fett-Adipozyten Lipide als einen einzigen großen Tropfen und sind metabolisch weniger aktiv. Ihre Wirksamkeit bei der Speicherung großer Mengen an Fett wird bei übergewichtigen Personen beobachtet. Die Anzahl und Art der Adipozyten hängt vom Gewebe und der Lokalisation ab und variiert zwischen Individuen in der Bevölkerung.

Die Mesenchymzelle ist eine multipotente adulte Stammzelle. Diese Zellen können sich in jede Art von Bindegewebszellen differenzieren, die für die Reparatur und Heilung von geschädigtem Gewebe benötigt werden.

Die Makrophagenzelle ist eine große Zelle, die aus einem Monozyten stammt, einer Art Blutzellen, die aus den Blutgefäßen in die Bindegewebsmatrix gelangt. Die Makrophagenzellen sind ein wesentlicher Bestandteil des Immunsystems, das die Abwehr des Körpers gegen potenzielle Krankheitserreger und abgebaute Wirtszellen darstellt. Bei Stimulation setzen Makrophagen Zytokine frei, kleine Proteine, die als chemische Botenstoffe wirken. Zytokine rekrutieren andere Zellen des Immunsystems an infizierten Stellen und stimulieren ihre Aktivitäten. Roaming oder freie Makrophagen bewegen sich schnell durch Amöbenbewegung und verschlingen Infektionserreger und Zelltrümmer. Im Gegensatz dazu sind fixierte Makrophagen ständige Bewohner ihres Gewebes.

Die Mastzelle, die im eigentlichen Bindegewebe vorkommt, hat viele zytoplasmatische Granula. Diese Granulate enthalten die chemischen Signale Histamin und Heparin. Wenn sie gereizt oder beschädigt sind, setzen Mastzellen Histamin frei, einen Entzündungsmediator, der eine Vasodilatation und einen erhöhten Blutfluss an einer Verletzungs- oder Infektionsstelle sowie Juckreiz, Schwellung und Rötung (bei Menschen mit heller Haut) verursacht, die als allergische Reaktion erkannt werden. Mastzellen stammen aus hämatopoetischen Stammzellen und sind Teil des Immunsystems.

Bindegewebsfasern und Grundsubstanz

Drei Haupttypen von Fasern werden von Fibroblasten ausgeschieden: Kollagenfasern, elastische Fasern und retikuläre Fasern. Kollagenfaser wird aus faserigen Proteinuntereinheiten hergestellt, die miteinander verbunden sind, um eine lange, gerade Faser zu bilden. Kollagenfasern sind zwar flexibel, haben jedoch eine hohe Zugfestigkeit, widerstehen dem Dehnen und verleihen Bändern und Sehnen ihre charakteristische Elastizität.Eine elastische Faser enthält das Protein Elastin zusammen mit geringeren Mengen anderer Proteine und Glykoproteine. Die Haupteigenschaft von Elastin ist, dass es nach dem Dehnen oder Komprimieren in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Elastische Fasern sind in elastischen Geweben in der Haut, den Wänden großer Blutgefäße und in einigen Bändern, die die Wirbelsäule stützen, prominent.

Eine retikuläre Faser wird aus denselben Proteinuntereinheiten wie Kollagenfasern gebildet, diese Fasern bleiben jedoch schmal und sind in einem Verzweigungsnetzwerk angeordnet. Sie kommen im ganzen Körper vor, kommen jedoch am häufigsten im retikulären Gewebe von Weichteilen wie Leber und Milz vor, wo sie das Parenchym (die funktionellen Zellen, Blutgefäße und Nerven des Organs) verankern und strukturell unterstützen.

Alle diese Fasertypen sind in Grundsubstanz eingebettet. Die Substanz wird von Fibroblasten ausgeschieden und besteht aus Polysacchariden, insbesondere Hyaluronsäure, und Proteinen. Diese verbinden sich zu einem Proteoglykan mit einem Proteinkern und Polysaccharidzweigen. Das Proteoglycan zieht verfügbare Feuchtigkeit an und fängt sie ein und bildet die klare, viskose, farblose Grundsubstanz.

Klassifizierung von Bindegewebe

Die drei großen Kategorien von Bindegewebe werden nach den Eigenschaften ihrer Grundsubstanz und den Arten von Fasern in der Matrix klassifiziert (Tabelle 4.1). Das eigentliche Bindegewebe umfasst loses Bindegewebe und dichtes Bindegewebe. Beide Gewebe haben eine Vielzahl von Zelltypen und Proteinfasern, die in einer viskosen Grundsubstanz suspendiert sind. Dichtes Bindegewebe wird durch Faserbündel verstärkt, die Zugfestigkeit, Elastizität und Schutz bieten. Im lockeren Bindegewebe sind die Fasern locker organisiert und lassen große Räume dazwischen. Unterstützendes Bindegewebe – Knochen und Knorpel — verleihen dem Körper Struktur und Festigkeit und schützen das Weichgewebe. Einige verschiedene Zelltypen und dicht gepackte Fasern in einer Matrix charakterisieren diese Gewebe. Im Knochen ist die Matrix starr und wegen der abgelagerten Calciumsalze als verkalkt beschrieben. In flüssigem Bindegewebe, Lymphe und Blut zirkulieren verschiedene spezialisierte Zellen in einer wässrigen Flüssigkeit, die Salze, Nährstoffe und gelöste Proteine enthält.

Table 4.1

Connective tissue proper	Supportive connective tissue	Fluid connective tissue
Loose connective tissue: Areolar Adipose Reticular	Cartilage: Hyaline Fibrocartilage Elastic	Blood
Dense connective tissue: Regular Irregular Elastic	Bone: Compact bone Spongy bone	Lymph

Connective Tissue Proper

Fibroblasts are present in all connective tissue proper (Figure 4.3.1). Fibrozyten, Adipozyten und Mesenchymzellen sind fixierte Zellen, dh sie verbleiben im Bindegewebe. Andere Zellen bewegen sich in und aus dem Bindegewebe als Reaktion auf chemische Signale. Makrophagen, Mastzellen, Lymphozyten, Plasmazellen und Phagozytenzellen kommen im Bindegewebe vor, sind aber tatsächlich Teil des Immunsystems, das den Körper schützt.

Lockeres Bindegewebe

Lockeres Bindegewebe befindet sich zwischen vielen Organen, wo es sowohl Stöße absorbiert als auch Gewebe miteinander verbindet. Es lässt Wasser, Salze und verschiedene Nährstoffe zu benachbarten oder eingebetteten Zellen und Geweben diffundieren.

Fettgewebe besteht hauptsächlich aus Fettspeicherzellen mit wenig extrazellulärer Matrix (Abbildung 4.3.2). Eine große Anzahl von Kapillaren ermöglicht eine schnelle Speicherung und Mobilisierung von Lipidmolekülen. Weißes Fettgewebe ist am häufigsten. Es kann gelb erscheinen und verdankt seine Farbe Carotin und verwandten Pigmenten aus Pflanzennahrung. Weißes Fett trägt hauptsächlich zur Lipidspeicherung bei und kann als Isolierung vor kalten Temperaturen und mechanischen Verletzungen dienen. Weißes Fettgewebe schützt die Nieren, polstert den Augenrücken, den Bauch und die Unterhaut. Braunes Fettgewebe ist häufiger bei Säuglingen, daher der Begriff „Babyfett.“ Bei Erwachsenen gibt es eine reduzierte Menge an braunem Fett und es kommt hauptsächlich in den Hals- und Schlüsselbeinregionen des Körpers vor. Die vielen Mitochondrien im Zytoplasma des braunen Fettgewebes erklären seine Effizienz bei der Metabolisierung von gespeichertem Fett. Braunes Fettgewebe ist thermogen, was bedeutet, dass es beim Abbau von Fetten metabolische Wärme freisetzt, anstatt Adenosintriphosphat (ATP) zu produzieren, ein Schlüsselmolekül, das im Stoffwechsel verwendet wird.

Areolargewebe zeigt relativ wenig Spezialisierung und ist das am weitesten verbreitete Bindegewebe im Körper. Es enthält alle zuvor beschriebenen Zelltypen und Fasern und ist scheinbar zufällig, bahnartig strukturiert. Es füllt die Räume zwischen den Muskelfasern, umgibt Blut- und Lymphgefäße und unterstützt Organe in der Bauchhöhle. Areolargewebe liegt den meisten Epithelien zugrunde und stellt die Bindegewebskomponente der Epithelmembranen dar.

Retikuläres Gewebe ist ein netzartiges, unterstützendes Gerüst für weiche Organe wie Lymphgewebe, Milz und Leber (Abbildung 4.3.3). Die retikulären Fasern bilden das Netzwerk, an das sich andere Zellen anlagern. Es leitet seinen Namen vom lateinischen Reticulus ab, was „kleines Netz“ bedeutet.“

Dichtes Bindegewebe

Dichtes Bindegewebe enthält mehr Kollagenfasern als loses Bindegewebe. Infolgedessen zeigt es einen größeren Widerstand gegen Dehnung und eine höhere Zugfestigkeit. Es gibt drei Hauptkategorien von dichtem Bindegewebe: regelmäßig, unregelmäßig und elastisch. Dichte regelmäßige Bindegewebsfasern sind parallel zueinander, wodurch die Zugfestigkeit und der Widerstand gegen Dehnung in Richtung der Faserorientierungen erhöht werden. Bänder und Sehnen werden meist aus dichtem, regelmäßigem Bindegewebe gebildet.

In dichtem unregelmäßigem Bindegewebe ist die Anordnung der Proteinfasern unregelmäßig und es fehlt die Einheitlichkeit, die in dichtem regelmäßigem Gewebe zu sehen ist . Diese Anordnung verleiht dem Gewebe eine größere Festigkeit in alle Richtungen und eine geringere Festigkeit in einer bestimmten Richtung. In einigen Geweben kreuzen sich Fasern und bilden ein Netz. In anderen Geweben wird das Dehnen in mehrere Richtungen durch abwechselnde Schichten erreicht, bei denen die Fasern in jeder Schicht in derselben Ausrichtung verlaufen, und es sind die Schichten selbst, die in einem Winkel gestapelt sind. Die Dermis der Haut ist ein Beispiel für dichtes unregelmäßiges Bindegewebe, das reich an Kollagenfasern ist.

Dichtes elastisches Gewebe enthält neben Kollagenfasern auch Elastinfasern, wodurch das Gewebe nach dem Dehnen wieder in seine ursprüngliche Länge zurückkehren kann. Dichte elastische Gewebe verleihen Arterienwänden die Festigkeit und die Fähigkeit, nach dem Dehnen ihre ursprüngliche Form wiederzugewinnen (dichte CT-Abbildung).

Erkrankungen des Bindegewebes: Tendinitis

Ihr Gegner steht bereit, wenn Sie sich auf den Aufschlag vorbereiten, aber Sie sind zuversichtlich, dass Sie den Ball an Ihrem Gegner vorbeischlagen werden. Wenn Sie den Ball hoch in die Luft werfen, schießt ein brennender Schmerz über Ihr Handgelenk und Sie lassen den Tennisschläger fallen. Dieser dumpfe Schmerz im Handgelenk, den Sie den ganzen Sommer über ignoriert haben, ist jetzt ein unerträglicher Schmerz. Das Spiel ist vorerst vorbei.

Nach der Untersuchung Ihres geschwollenen Handgelenks gibt der Arzt in der Notaufnahme bekannt, dass Sie eine Tendinitis des Handgelenks entwickelt haben. Sie empfiehlt, den empfindlichen Bereich zu vereisen, nichtsteroidale entzündungshemmende Medikamente einzunehmen, um die Schmerzen zu lindern und Schwellungen zu reduzieren, und sich einige Wochen lang vollständig auszuruhen. Sie unterbricht Ihre Proteste, dass Sie nicht aufhören können zu spielen. Sie warnt eindringlich vor dem Risiko einer Verschlimmerung des Zustands und der Möglichkeit einer Operation. Sie tröstet Sie, indem sie erwähnt, dass bekannte Tennisspieler wie Venus und Serena Williams sowie Rafael Nadal ebenfalls an Tendinitis-Verletzungen gelitten haben.

Was ist Tendinitis und wie ist es passiert? Tendinitis ist die Entzündung einer Sehne, das dicke Band aus fibrösem Bindegewebe, das einen Muskel an einen Knochen bindet. Der Zustand verursacht Schmerzen und Empfindlichkeit im Bereich um ein Gelenk. Meistens resultiert der Zustand aus sich wiederholenden Bewegungen im Laufe der Zeit, die die Sehnen belasten, die zur Ausführung der Aufgaben benötigt werden.

Personen, bei deren Jobs und Hobbys immer wieder die gleichen Bewegungen ausgeführt werden, sind oft dem größten Tendinitis-Risiko ausgesetzt. Sie hören von Tennis und Golfer Ellenbogen, Jumper Knie und Schwimmer Schulter. In allen Fällen verursacht eine Überbeanspruchung des Gelenks ein Mikrotrauma, das die Entzündungsreaktion auslöst. Tendinitis wird routinemäßig durch eine klinische Untersuchung diagnostiziert. Bei starken Schmerzen können Röntgenstrahlen untersucht werden, um die Möglichkeit einer Knochenverletzung auszuschließen. Schwere Fälle von Tendinitis können sogar eine Sehne abreißen. Die chirurgische Reparatur einer Sehne ist schmerzhaft. Bindegewebe in der Sehne hat keine reichliche Blutversorgung und heilt langsam.

Während ältere Erwachsene einem Tendinitis-Risiko ausgesetzt sind, da die Elastizität des Sehnengewebes mit zunehmendem Alter abnimmt, können aktive Menschen jeden Alters eine Tendinitis entwickeln. Junge Sportler, Tänzer und Computerbediener; Jeder, der ständig die gleichen Bewegungen ausführt, ist einem Tendinitis-Risiko ausgesetzt. Obwohl sich wiederholende Bewegungen bei vielen Aktivitäten unvermeidlich sind und zu Tendinitis führen können, können Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, die die Wahrscheinlichkeit einer Tendinitis verringern können. Für aktive Personen werden Dehnungen vor dem Training und Cross-Training oder wechselnde Übungen empfohlen. Für den leidenschaftlichen Sportler kann es an der Zeit sein, einige Lektionen zu nehmen, um die Technik zu verbessern. Alle vorbeugenden Maßnahmen zielen darauf ab, die Festigkeit der Sehne zu erhöhen und die Belastung zu verringern. Mit der richtigen Ruhe und Pflege werden Sie wieder auf dem Platz sein, um diesen Slice-Spin-Aufschlag über das Netz zu schlagen.

Unterstützendes Bindegewebe

Zwei Hauptformen des unterstützenden Bindegewebes, Knorpel und Knochen, ermöglichen es dem Körper, seine Haltung beizubehalten und die inneren Organe zu schützen.

Knorpel

Das charakteristische Erscheinungsbild des Knorpels beruht auf Polysacchariden, den sogenannten Chondroitinsulfaten, die sich mit Grundsubstanzproteinen zu Proteoglykanen verbinden. Eingebettet in die Knorpelmatrix sind Chondrozyten oder Knorpelzellen, und der Raum, den sie einnehmen, heißt Lakunen (Singular = Lakunen). Eine Schicht aus dichtem unregelmäßigem Bindegewebe, das Perichondrium, kapselt den Knorpel ein. Knorpelgewebe ist avaskulär, daher müssen alle Nährstoffe durch die Matrix diffundieren, um die Chondrozyten zu erreichen. Dies ist ein Faktor, der zur sehr langsamen Heilung von Knorpelgewebe beiträgt.

Die drei Haupttypen von Knorpelgewebe sind Hyalinknorpel, Fibrokartilage und elastischer Knorpel (Abbildung 4.3.5 – Knorpelarten). Hyalinknorpel, die häufigste Art von Knorpel im Körper, besteht aus kurzen und dispergierten Kollagenfasern und enthält große Mengen an Proteoglykanen. Unter dem Mikroskop erscheinen Gewebeproben klar. Die Oberfläche des Hyalinknorpels ist glatt. Sowohl stark als auch flexibel, befindet es sich im Brustkorb und in der Nase und bedeckt Knochen, wo sie sich treffen, um bewegliche Gelenke zu bilden. Es bildet die Schablone des embryonalen Skeletts vor der Knochenbildung. Eine Platte aus hyalinem Knorpel an den Knochenenden ermöglicht ein kontinuierliches Wachstum bis zum Erwachsenenalter. Fibrocartilage ist zäh, weil es dicke Bündel von Kollagenfasern hat, die durch seine Matrix verteilt sind. Die Bandscheiben sind Beispiele für fibrocartilage. Elastischer Knorpel enthält elastische Fasern sowie Kollagen und Proteoglykane. Dieses Gewebe bietet Unterstützung sowie Elastizität. Ziehen Sie vorsichtig an Ihren Ohrläppchen und stellen Sie fest, dass die Lappen in ihre ursprüngliche Form zurückkehren. Das äußere Ohr enthält elastischen Knorpel.

Knochen

Knochen ist das härteste Bindegewebe. Es schützt die inneren Organe und unterstützt den Körper. Die starre extrazelluläre Matrix des Knochens enthält hauptsächlich Kollagenfasern, die in eine mineralisierte Grundsubstanz eingebettet sind, die Hydroxylapatit, eine Form von Calciumphosphat, enthält. Beide Komponenten der Matrix, organische und anorganische, tragen zu den ungewöhnlichen Eigenschaften von Knochen bei. Ohne Kollagen wären Knochen brüchig und zerbrechen leicht. Ohne Mineralkristalle würden sich die Knochen biegen und wenig Halt bieten. Osteoblasten sind die aktiven knochenbildenden Zellen, die den organischen Teil der extrazellulären Matrix produzieren. Die reifen Knochenzellen, Osteozyten, befinden sich in Lakunen. Knochen ist ein stark vaskularisiertes Gewebe. Im Gegensatz zu Knorpel kann sich Knochengewebe in relativ kurzer Zeit von Verletzungen erholen.

Die Histologie einer Querschnittsansicht des Knochens zeigt eine typische Anordnung von Osteozyten in konzentrischen Kreisen um einen zentralen Kanal. Diese strukturelle Einheit des kompakten Knochens wird Osteon genannt. Es gibt keine solche strukturelle Einheit in spongiösem Knochen oder schwammigem Knochen, der unter dem Mikroskop wie ein Schwamm aussieht und leere Räume zwischen Trabekeln enthält. Es ist leichter als kompakter Knochen und befindet sich im Inneren von Knochen und am Ende langer Knochen. Kompakter Knochen ist fest und hat eine größere strukturelle Festigkeit.

Flüssiges Bindegewebe

Blut und Lymphe sind flüssiges Bindegewebe. Zellen zirkulieren in einer flüssigen extrazellulären Matrix. Die im Blut zirkulierenden gebildeten Elemente stammen alle aus hämatopoetischen Stammzellen im Knochenmark (Abbildung 4.3.6 – Blut: Ein flüssiges Bindegewebe). Erythrozyten, rote Blutkörperchen, transportieren Sauerstoff und Kohlendioxid. Leukozyten, weiße Blutkörperchen, sind für die Abwehr potenziell schädlicher Mikroorganismen oder Moleküle verantwortlich. Thrombozyten sind Zellfragmente, die an der Blutgerinnung beteiligt sind. Einige weiße Blutkörperchen haben die Fähigkeit, die Endothelschicht, die Blutgefäße auskleidet, zu durchqueren und in benachbarte Gewebe einzudringen. Nährstoffe, Salze und Abfälle werden in der flüssigen Matrix gelöst und durch den Körper transportiert.

Lymphe enthält eine flüssige Matrix und weiße Blutkörperchen. Lymphkapillaren sind sehr durchlässig, so dass größere Moleküle und überschüssige Flüssigkeit aus Zwischenräumen in die Lymphgefäße gelangen können. Lymphgefäße geben Moleküle und Flüssigkeit an das venöse Blut zurück, die sonst nicht direkt in den Blutkreislauf gelangen könnten. Auf diese Weise transportieren spezialisierte Lymphkapillaren absorbierte Fette vom Darm weg und geben diese Moleküle an das Blut ab.