Knochenaufbau und Knochentypen

Sägt man einen Knochen durch erkennt man eine Rindenschicht, die als Corticalis oder Compacta bezeichnet wird sowie ein darin eingeschlossenes Maschenwerk aus Knochenbälkchen, die sog. Spongiosa, in dessen Maschenräumen sich das Knochenmark befindet. Je nach Knochentyp variieren Dicke der Corticalis und Dichte der Spongiosa. Auf der Knochenrinde sind winzige Öffnungen vorhanden, durch die Blutgefäße und Nerven zu Knochenmark und Spongiosa ziehen.

Längsschnitt durch den Oberschenkelknochen

Modell eines Oberarmknochens

Die Corticalis macht ca. 75% unserer Knochenmasse aus und regeneriert sich sehr langsam, ca. 2 bis 3% pro Jahr. Knochen, die überwiegend aus Corticalis bestehen und nur wenig Spongiosa und Knochenmark enthalten sind beispielsweise die Arm- und Beinknochen sowie die Rippen. Zu den überwiegend spongiösen Knochen gehören die Wirbelkörper, Becken und Hüftknochen. Die Spongiosa ist wesentlich stoffwechselaktiver als die Corticalis und weist eine Regenerationsrate von 25% pro Jahr auf. Allerdings ist sie wegen ihres Maschenwerks deutlich anfälliger für Störungen im Knochenstoffwechsel z.B. für Calcium-Mangel und Osteoporose. Geht man von einem Skelettgewicht von 10 kg aus, so entfallen 8 kg auf die Corticalis und 2 kg auf die Spongiosa. Dafür hat die Spongiosa wegen ihres Maschenwerks jedoch eine 10fach größere Oberfläche als die Corticalis. 

Blick durch`s Mikroskop: Corticalis und ihren Knochenzellen (Osteozyten)

Knochengewebe besteht aus Knochenzellen, den Osteozyten, und aus einer organischen verkalkten Knochengrundsubstanz. Die Knochengrundsubstanz besteht zu etwa einem Drittel aus Kollagen, das ähnlich einer Kittsubstanz alles zusammenhält, und zu etwa zwei Dritteln aus Mineralsalzen. Bei den Salzen handelt es sich überwiegend um Calcium-Phosphor-Verbindungen (Hydroxylapatit).

Durch Einlegen eines Knochens in schwacher Säure lassen sich die Mineralsalze aus dem Knochen herauslösen. Als Reste der Knochengrundsubstanz bleiben das Kollagen und geschrumpfte Knochenzellen übrig. Entkalkter Knochen bewahrt zwar die äußere Form, verliert jedoch seine Festigkeit: er ist biegsam und schneidbar. Entfernt man das organische Material (also das Kollagen) durch Ausglühen, so bleibt die äußere Form im Wesentlichen erhalten, er ist aber glasartig spröde und zerbricht bereits bei leichtem Druck.

Nach der äußeren Form unterscheidet man kurze, lange und platte Knochen.

Zu den kurzen Knochen gehören Wirbelkörper, Hand- und Fußwurzelknochen. Sie besitzen nur eine dünne Corticalis, die die Spongiosabälkchen umhüllt. Eine Markhöhle, wie wir sie beispielsweise vom Oberschenkelknochen her kennen, fehlt ihnen.

Lange Knochen sind Oberarm- und Unterarmknochen, Ober- und Unterschenkelknochen, Mittelhand- und Mittelfußknochen. Sie besitzen einen röhrenförmigen Mittelteil, daher auch Röhrenknochen genannt, deren Corticalis kräftig ausgebildet ist. In ihrer Markhöhle finden sich außerordentlich feine Spongiosabälkchen.

Als platte Knochen bezeichnet man die Schädel- und Beckenknochen sowie unsere Rippen. Sie besitzen kräftige Corticalisschichten zwischen denen sich derbe Knochenbälkchen befinden.

Unser Skelett entspricht dem Prinzip der Leichtbauweise: ein Knochen enthält nur so viel Baumaterial, wie für die höchste Beanspruchung unter normalen Bedingungen erforderlich ist. Ein Zuviel an Knochensubstanz ist unökonomisch, denn Knochenmasse muss nicht nur bewegt, sondern ernährt und mit Energie versorgt werden. Energie wird auch im Ruhezustand benötigt wie auch für den stetigen Umbau der Knochensubstanz.