Hyaliner Knorpel

• Elastischer Knorpel
• Hyaliner Knorpel

Englisch: Cartilage

Knorpel ist eine spezielle Form des Bindegewebes. Man unterscheidet verschiedene Formen des Knorpel, die der jeweiligen Funktion angepasst ist.

Formen des Knorpels sind:

• hyaliner Knorpel
• elstischer Knorpel
• Faserknorpel

Hyaliner Knorpel entwickelt sich aus dem Mesenchym (Form des Bindegewebes). Der Anteil der kollagenen Fasern ist mit 45% geringer als beim Faser- und elastischen Knorpel.
Die Kollagenfibrillen sind durch die in der Grundsubstanz vorhandenen Glykosaminoglykane maskiert. Sie sind im lichtmikroskopischen Bild nicht sichtbar, da sich ihre Lichtbrechung bei der geringen Faserdichte nicht von derjenigen der Umgebung unterscheidet.
Hyaliner Knorpel ist mit Ausnahme des Gelenkknorpels von einer Knorpelhaut (Perichondrium) bedeckt. Die innerste Zellschicht der Knorpelhaut (Stratumcellulare) behalten nach Abschluss des Wachstums die Fähigkeit, Knorpelzellen zu bilden.
Die Außenschicht (Stratumfibrosum) besteht überwiegend aus kollagenen Fasern, die Zugkräfte auffangen, die bei der Biegung auf den Knorpelkörper entstehen.
So behält der Knorpel auch im Erwachsenenalter eine gewisse Regenerationsfähigkeit. Trotzdem ist die Regenerationsfähigkeit des hyalinen Gelenkknorpels prinzipiell jedoch gering.
Neuer Knorpel kann nur ausgehend vom Perichondrium gebildet werden. Fehlt die Knorpelhaut kann nach Zerstörung infolge entzündlicher und degenerativer Gelenkerkrankungen kein funktionsfähiger Knorpel mehr aufgebaut werden.
Chondrozyten (Knorpelzellen) treten gegenüber der Knorpelsubstanz (Extrazellulärmatrix) im gefäß- und nervenfreien ausdifferenzierten hyalinen Knorpelgewebes zurück, so dass ihr Volumenanteil der Knorpelzellen nur zwischen 1 und 10% liegt.

Hyaliner Knorpel sieht in frischem Zustand bläulich milchig aus und erscheint in dünnen Scheiben transparent. Die Knorpelsubstanz (Extrazellulärmatrix) des hylinen Knorpels besitzt einen hohen Wasseranteil von ca. 70%.

Die Trockensubstanz des Knorpels besteht aus (Aufbau):

• Proteoglykanen
• Kollagenen
• Glykoproteinen
• Lipiden
  und
• Elektrolyten.

Proteoglykane und Typ II Kollagenfasern machen dabei mit jeweils 45% die Hauptmasse aus.
Als Hauptproteoglykan des hyalinen Knorpels bildet das Aggrecan zusammen mit der Hyaluronsäure die eigentliche Grundsubstanz des Knorpelgewebes.
Aufgrund der hohen negativen Ladungsdichte der Glykosaminoglykanseitenketten besitzt das Aggrecan eine hohe reversible Wasserbindungskapazität. Diese erklärt sich durch die partiell positive Ladung des Wassermoleküls als Dipol.
Dadurch stoßen sich die mit Wasser beladenen Glykosaminoglykane voneinander ab und bauen einen gewebespezifischen Innendruck (Quelldruck des Knorpels) auf, der über die zugfeste Verspannung der kollagenen Fasern gehalten wird.
In freier wässriger Lösung würde die Abstoßung der Proteoaminoglykane sich riesig ausdehnen. Durch die kollagenen Fasern der Extrazellulärmatrix werden die Proteoaminoglykane zurückgehalten. Die Proteoaminoglykane können mit Sprungfedern verglichen werden, die durch die Kollagenfibrillen gezügelt und komprimiert werden.
Die hohe Druckelastizität kommt dadurch zustande, dass die Proteoaminoglykane eine weitere Kompression zwar zulassen, aber direkt nach der Kompression sofort wieder soweit ausdehnen, wie die Kollagenfibrillen es zulassen.
Parallel dazu wird Wasser bei Kompression verdrängt und bei Dekompression wieder angezogen. Diese Durchwalkung des Gelenkknorpels ist wichtig zur Ernährung des Knorpels.
Die Funktion des Knorpels hängt somit zum einen von der quantitativen und qualitativen Zusammensetzung der Proteoglykane und ihrer GAG-Ketten und zum anderen von dem geordneten Gefüge der Kollagenfibrillen und deren Aufbau ab.
Beides kann mit dem zunehmendem Lebensalter unwirksamer werden, was sich vor allem am Gelenkknorpel in Form von Symptomen am Gelenk bemerkbar macht.

In normalen Gelenken sind die Knochenenden mit hyalinem Knorpel überzogen. Im Gelenkknorpel verlaufen die Kollagenfibrillen arkadenförmig. Sie ziehen aus der tiefsten Zone radiär auf, biegen dann im tangentialen Verlauf ein und ziehen wieder in die Tiefe.

Dadurch kommt es von oben nach unten eine Zonengliederung. In der Tangentialzone verlaufen die Fibrillen tangential zur Oberfläche und sind in Richtung der stärksten Zugspannung ausgerichtet.
Dann folgt eine Übergangszone und eine Radiärzone. In der Zone des mineralisierten Knorpels sind die Fibrillen verankert und die Zone ist mit dem darunter beginnenden Knochen verzahnt. Die Anordnung ist eng durch die jeweilige Funktion gebunden.