Wie ist der Knorpel aufgebaut?

Der Gelenkknorpel ist ein wichtiges Gewebe in den Gelenken, der die Oberfläche der beiden Knochenenden beschichtet. Er ist steif und weniger flexibel als ein Muskel, aber nicht so hart wie ein Knochen. Dadurch kann der Knorpel seine wesentliche Funktion erfüllen und das ist die Reduzierung der Reibung zwischen den beweglichen Teilen der Gelenke, sodass sie leicht übereinander gleiten. Dadurch kann kann das umliegende Gewebe nicht beschädigt werden. Der Knorpel sollte stark sein, da er regelmäßig das ganze Gewicht tragen muß. Wie zum Beispiel das Kniegelenk, wenn Sie auf einem Bein stehen. Er muss auch auch große Kräfte aushalten und den Druck auf das Gelenk gleichmäßig dämpfen. Den Knorpel gesund zu erhalten ist sehr wichtig um das Muskel-Skelett-System in gutem Zustand zu halten. Das gibt Ihnen die Freiheit, zu gehen und stehen, wo Sie wollen.

Was ist der Unterschied zwischen hyalinen Knorpel und Faserknorpel?

Im Muskel-Skelett System gibt zwei Arten von Knorpel die relevant sind. Die Gelenkenden sind beschichtet mit hyalinen Knorpel. Dieser wird auch glasiger Knorpel genannt. Er hat eine bläulich-milchige Farbe und ist leicht durchscheinend. Hyaliner Knorpel ist spiegelglatt, so dass die Gelenkenden übereinander gleiten können. Faser- oder Faserknorpel ist weißlich und an den Stellen vorhanden, wo eine hohe Zugbelastung entsteht. Das sind die Bandscheiben, der Meniskus im Knie und das Kiefergelenk. Auch die Verbindung zwischen den beiden Schambeinen besteht aus Faserknorpel. Bei Arthrose kann der hyaline Knorpel bis auf die Knochen abgenutzt sein. Durch die Blutversorgung, aus dem Knochen, kann manchmal Faserknorpel gebildet werden. Obwohl das die Schmerzen reduziert, kann er aber nicht die Rolle des hyalinen Knorpels übernehmen. Dieser Prozess ist eigentlich nichts anderes als eine “Not-Reparatur”.

Wie ist die Zusammensetzung des hyalinen Gelenkknorpels?

Hyaliner Knorpel besteht aus etwa 90 Prozent Wasser, mit dem Ergebnis, das der Knorpel nicht sichtbar ist auf Röntgenfotos. Aber der Orthopäde kann von einem Röntgerfoto viele Informationen über den Zustand des Knorpels lesen. Ein normaler Abstand zwischen den beiden Gelenkenden zeigt, dass dieses flexible Gewebe noch intakt ist. Im Knie, zum Beispiel, sollte dieser Abstand ca. 4 bis 5 mm betragen. Wenn der Gelenkknorpel in einem gewissen Ausmaß abgenutzt ist, dann ist der Abstand kleiner. 

Das ist auf einem Röntgenfoto zu sehen, durch einen kleineren Abstand zwischen den Gelenkenden. Der hyaline Knorpel besteht aus vier Schichten die langsam in den Knochen übergehen. Hyaliner Gelenkknorpel enthält weniger als 5 Prozent Knorpelzellen oder Chondrozyten. Diese bieten einen Rahmen von Kollagenfasern. Diese Fasern sind spiralförmig ineinander verwoben und haben in allen vier Schichten des Knorpels eine andere Richtung und sowohl eine gegenseitige Verbindung. Dies schafft eine starke Struktur. Die oberste Schicht ist leicht verformbar sodass kein Schaden entsteht wenn Kräfte einwirken. Die folgenden Knorpelschichten sind fest und haben eine stoßdämpfende Wirkung. Die tiefste Schicht des Knorpels besteht aus den stärksten Kollagenfasern. Unter dem’ echten’ Knorpel befindet sich noch eine Schicht aus kalkreichen Knorpel. Dieser bildet den Übergang zum darunter liegenden Knochen.

In diesen raffinierten Knorpelgerüst sind “Proteoglykane”enthalten. Diese großen Moleküle werden auch von den Knorpelzellen hergestellt und binden Wasser an sich. Als Ergebnis schwellen die Proteoglykane an. Das macht den Knorpel steifer, elastischer, glatter und stärker. Die Proteoglykane bestehen aus Glycosaminoglycane, einschließlich Chondroitin, Keratansulfat und Hyaluronsäure. Letztere Substanz spielt auch eine Rolle bei der Schmierung des Knorpels.

Figur: Molekulare Struktur von Proteoglycanen. Proteoglykanmoleküle, bestehend hauptsächlich aus Chondroitinsulfat und Keratansulfat, diese sind miteinander verbunden über Hyaluronsäure-Ketten. Diese bilden die Knorpelmatrix durch miteinander und den reichlich vorhanden Kollagenfasern (nicht gezeigt) ein dichtes Netz zu bilden. 

Darstellung: Brinker, MR und Miller, MD (1999) Grundlagen der Orthopädie. Philadelphia: WB Saunders; 9.

Kann beschädigter Gelenkknorpel sich erneuern?

Mit dem zunehmendem Alter wird auch Qualität des Knorpels abnehmen. Der relative Gehalt von Kollagenfasern erhöht sich und die Wassermenge nimmt ab. Dadurch verringert sich die Elastizität des Knorpels. Das Ergebnis ist, dass die Knorpelschicht verschleißt und somit Arthrose entsteht. Auch ein Unfall kann den Knorpel beschädigen. Kleinere Schäden können eventuell repariert werden. Aber wenn der Schaden an der Knorpeloberfläche größer ist, dann ist es praktisch unmöglich zu reparieren. Es entsteht Arthrose. Weltweit wird viel geforscht nach Möglichkeiten um den beschädigten Gelenkknorpel zu reparieren. Derzeit gibt es eine große praktische Studie der Stammzellen Therapie, mehrere Krankenhäuser in Europa sind daran beteiligt. Das UMC Krankenhaus in Utrecht experimentiert zur Zeit wie Knorpelgewebe mit einem 3D-Drucker gemacht werden kann. Vor kurzem wurde eine Million Euro investiert in die Erforschung von Knorpelpflaster. Australische Chirurgen sind damit beschäftigt einen “Biopen” zu entwickeln, mit dem leicht beschädigter Knorpel repariert werden kann. Auch in der Universität Heidelberg und am Uni-Klinikum Dresden laufen die Forschungen auf Hochtouren um den Abbau zu stoppen und Knorpel wiederherzustellen. All diese Behandlungen befinden sich jedoch noch in den Kinderschuhen. Die nächsten Jahre werden zeigen, ob diese Techniken auch effektiv sind und in der Praxis funktionieren. Aber alle Mediziner sind davon überzeugt, dass eine zufrieden stellende Lösung gefunden wird um Arthrose zu stoppen!

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