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Neue Erkenntnisse über den Aufbau menschlicher Knochen

Lesezeit: 2 Min.

Was Knochen haltbar und stabil macht: Bisher unbekannte "Puffersubstanz" entdeckt

Knochen bestehen keineswegs aus einer harten, porösen und homogenen Masse, wie bisher angenommen. Kürzlich fand man an der Universität Cambridge heraus, dass sich zwischen den einzelnen Mineralien in den Knochen eine Art Leim als "Puffersubstanz" befindet, der das Gewebe elastisch und bis zu einem gewissen Grad auch biegsam macht. Entdeckt wurde dieses Phänomen durch NMR (Kernspinresonanz)-Spektroskopie, Diffraktionsanalyse der Röntgenaufnahmen und andere bildgebende Computermethoden.

Aufbau menschlicher Knochen
Aufbau menschlicher Knochen

Der zähe „Leim“ besteht aus Wasser und Zitraten, die während der Zellatmung gebildet werden. Die Wissenschaftler vermuten, dass in etwa die Hälfte der gesamten Knochenmasse aus dieser bisher nicht an dieser Stelle vermuteten Substanz besteht. Sie befindet sich jeweils zwischen Lagen von Mineralmolekülen und fungiert wie ein Kissen, wann immer Druck auf den Knochen ausgeübt wird. Zudem verhindert die Masse, dass der Knochen austrocknet. Die Zitratmoleküle verbinden sich leicht mit Kalzium, das reichlich in den Knochenzellen enthalten ist, hält die Mineralmoleküle an ihrem Platz und verhindert zugleich, dass sie zusammenkleben. Zusätzlich bindet das Zitrat Feuchtigkeit.

Diese neue Entdeckung eröffnet völlig neue Erkenntnisse zu allem, was bisher über Knochenerkrankungen wie etwa Osteoporose bekannt war. Ohne den „Leim“ würden die Mineralschichten im Knochen zu einer brüchigen trockenen Masse verklumpen. Die Lagenstruktur ist notwendig, um die notwendige Elastizität der Knochensubstanz herzustellen, so, dass diese allen Arten von Belastungen standhält.

Wird ein Kalzium-Molekül im Körper transportiert, ist es stets von einer Zitratschicht umhüllt. Diese stellt sicher, dass es auch am richtigen Ort ankommt und nicht verklumpt. Der Einbau von Kalzium in die Knochensubstanz ist ein rein chemischer, kein biologischer Prozess. Wird Kalzium eingebaut, passen sich die einzelnen Moleküle perfekt in das Proteingewebe ein. Das Zitrat bleibt in diesem Gewebe hängen und wird so zu einer separaten, dehnbaren und stabilisierenden Lage im Knochengewebe.

Mit dem Alter oder nach einer Verletzung sind die Löcher im Proteingewebe größer als sie sein sollten, und der Reparaturprozess geht langsamer vor sich. Die Zitratmoleküle werden nach Abgabe des Kalziums nicht mehr festgehalten, so dass sie keine Verbindung mehr mit dem umgebenden Knochengewebe eingehen und ihre Polsterfunktion ausüben können. Eine Heilungschance für Osteoporose könnte unter anderem darin bestehen, die Poren im Proteingewebe wieder auf ihre ursprüngliche Größe zu bringen, so, dass die Zitrate sich wieder festsetzen, ihre Aufgabe erfüllen und den Knochen elastisch halten können.

B. Langrehr
Gesundheitsredakteurin

aktualisiert am 14.04.2014
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