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1 Bindegewebsphysiologie aus osteopathischer Sicht Karsten Fähle Heilpraktiker, Osteopath www. natural-medical-coach.decoach.de Osteopathie, Psycho-Neuro-Immunologie, Neuraltherapie, Labordiagnostik

2 Literatur: Das Bindegewebe des Bewegungsapparates verstehen und beeinflussen (2.Aufl.) Frans van den Berg Dynamik des menschlichen Bindegewebes Jan Jaap de Morree Lehrbuch der biologischen Medizin (3. Aufl.) Hartmut Heine Histologie (5. Aufl.) Junqueira, Carneiro, Kelly Anatomy Trains Thomas W. Meyers Das System der Grundregulation (10. Aufl.) Alfred Pischinger

3 Definition Bindegewebe: Aus dem mittleren Keimblatt dem Mesoderm hervorgegangenes Gewebe dient der Umhüllung und Unterteilung aller Organe, ihrer Einbettung in die Umgebung und der Zuleitung von Nerven und Gefäßen. Die mechanischen Eigenschaften werden durch die extrazellulären Anteile der bindegewebigen Matrix (EZM) bestimmt.

4 Bindegewebe: Die immunologischen Aspekte werden durch die zellulären Bestandteile wahrgenommen. Es kann auch eine trophische und morphogenetische Bedeutung haben, in dem es den Stoffwechsel, das Wachstum und die Differenzierung des umgebenden Gewebes beeinflußt.

5 Bindegewebe: Muskeln, Faszien, Bänder, Sehnen und Knochen werden anatomisch als unter- schiedliche Strukturen betrachtet: Theorie der isolierten Muskeln vorherrschend Art der Betrachtung und Definition von Muskeln als Artefakt unserer Art und Weise zu präparieren! Funktionell gesehen, handelt es sich nur um die Anpassung eines Gewebes, dem mesenchymalen Bindegewebe, an seine Funktion durch Ausübung derselben!

6 Bindegewebe: Anpassung eines Gewebes an seine Funktion bedeutet es kommt es zu aktiven Gestaltungs- vorgängen im Gewebe die durch einen chemischen- oder mechanischen Stimulus hervorgerufen werden.

7 Die Funktionen des Bindegewebes: verbindende Funktion stützende Funktion schützende Funktion Abwehrfunktion Informationsfunktion Transport- und Ernährungsfunktion

8 Die Funktionen des Bindegewebes: Durch die verbindende Funktion des Bindegewebes, werden anatomisch unterschiedlich erscheinende Gewebe miteinander verbunden. Knochen werden mittels bindegewebiger Kapseln, Bändern, Muskeln und deren Sehnen, sowie Faszien zusammengehalten,, bzw. fortgesetzt Kraftlinien verlaufen kontinuierlich innerhalb unterschiedlich erscheinender Gewebe von der Plantarfaszie bis zur epikranialen Faszie.

9 Die Funktionen des Bindegewebes: Das Knochengewebe hat eine stützende Funktion gegenüber der Schwerkraft und den einwirkenden Muskelkräften sowie eine schützende Funktion für die wichtigen Organe im Schädel, Thorax und Becken. Andere Arten von Bindegewebe schützen Zellen, Fasern und innere Organe vor biomechanischer Belastung.

10 Die Funktionen des Bindegewebes: Ein großer Teil des Immunsystems sind Bindegewebszellen mit Abwehrfunktion, die Phagozytose von Bakterien und totem Gewebe betreiben. Die extrazelluläre Matrix bildet durch ihr enges Netzwerk ein mechanisches Hindernis für eindringende Fremdkörper.

11 Die Funktionen des Bindegewebes: Das Bindegewebe und das darin gebundene Wasser haben eine wichtige Aufgabe als Informationsträger und Vermittler. Im Bindegewebe befinden sich wichtige Trans- portwege für Nährstoffe,, die sich von den Kapillaren zu den Zellen bewegen und für Abfallprodukte,, die von den Zellen zu den Venen und Lymphgefäßen gebracht werden: Transitstrecke

12 (Bild wurde entfernt) Übersicht über die Bindegewebsarten unseres Körpers mit den hauptsächlichen manualtherapeutischen Behandlungsmöglichkeiten Bei Fasern mit gleicher Verlaufsrichtung ist die Länge festgelegt, sie können keine Bewegungseinschränkungen verursachen Fasern mit unterschiedlicher Verlaufsrichtung können durch strukturelle Veränderungen Bewegungseinschränkungen erzeugen

13 Bindegewebe besteht aus: Bindegewebe besteht aus Zellen und den von den Zellen produzierten extra- zellulären Bestandteilen,, der Matrix. Die Zellen des Bindegewebes teilt man in ortsständige Zellen ein, die immer im Bindegewebe vorkommen, und in bewegliche Zellen,, die sich in bestimmten Situationen durch das Bindegewebe bewegen können.

14 (Bild wurde entfernt) Übersicht über Zellen, die sich aus der hämatopoetischen Stammzelle entwickeln, und Zellen, die aus den undifferenzierten Mesenchymzellen abstammen. Blut ist flüssiges Bindegewebe

15 Bindegewebszellen - ortsständige Zellen - bewegliche Zellen

16 Bindegewebszellen: Ortsständige Zellen mit einer mesenchymalen Stammzelle: Fibroblasten /-zyten: Vorkommen: Kapseln, Bänder, Sehnen, Sehnenscheiden Faszien, Aponeurosen, Membranen intraneuralem- / intramuskulärem Bindegewebe teilweise in Menisken, Disken, Bandscheiben durchblutetes Gewebe,, demnach O 2 = ph-wert = Säuregrad

17 - Produzieren: Bindegewebszellen: kollagene und elastische Fasern GAG`s und PG`s Nicht kollagene Proteine - zentrale Rolle in der Wundheilung: - spielen v.a. die Myofibroblasten,, als spezialisierte, kontraktile Fibroblasten

18 (Bild wurde entfernt) Unterschiede zwischen Blast und Zyt am Beispiel von Fibroblast (links) und Fibrozyt (rechts). Der aktive Blast ist größer als der inaktive Zyt: Das größere ER des Blasten weist auf seine stärkere Syntheseaktivität hin.

19 (Bild wurde entfernt) Fibroblast und die extrazellulären Bestandteile, die er synthetisiert: - kollagene Fasern - retikuläre Fasern (Kollagen Typ III) - elastische Fasern - Grundsubstanz: GAG`s / PG`s - nicht kollagene Proteine

20 Bindegewebszellen: - Mfb sind eine Mischung aus glatten Muskelzellen u. normalen Fibroblasten: - gemeinsamer Ursprung: Mesodermales Keimblatt - Mfb besitzen mehrere Phänotypen: leicht modifizierter Fibroblast Protomyofibroblast (Vorläufer - Mfb) differenzierter Mfb (fast typ. glatte Muskelzelle)

21 Bindegewebszellen: - Mfb enthalten Aktinfilamente,, damit kann in der Proliferationsphase der Wund- heilung das neu wachsende Gewebe stabilisiert werden. - Wenn in der Konsolidierungs- und Umbauphase die kollagenen Fasern dicker und stabiler werden, sinkt die Zahl der Myofibroblasten durch Apoptose.

22 Bindegewebszellen: - Bei einigen Erkrankungen kommt es nicht zur Apoptose der Mfb und sie bleiben weiterhin aktiv: - Dupuytren Kontraktur - adhäsive Kapsulitis der Schulter

23 Bindegewebszellen: - Mfb sind in der Lage auch in gesunden Faszien klin. signifikante Kontraktionen auszuüben - ausreichend um z.b. die Stabilität des unteren Rückens entscheidend zu beeinflussen: - Anordnung oftmals ähnlich den Muskel- zellen in linearen Synzytien = Kraft

24 Bindegewebszellen: - Dichte dieser Zellen variiert stark von Mensch zu Mensch - und in unterschiedlichen Faszien - hohe Dichte im Perimysium tonischer Muskeln

25 Bindegewebszellen: - Mfb werden nicht durch neurale Synapsen zur Kontraktion gebracht, sondern durch: Mechanische Spannung Verschiebungen des ph-wertes Zytokine und andere Botenstoffe TGF ß, Oxytocin, Thromboxane, Histamin ( ) NO ( ) Noradrenalin, Actylcholin, Angiotensin, Koffein (Ø)

26 Bindegewebszellen: - Die Kontraktion der Mfb baut sich sehr langsam über Min auf und hält mehr als 1 Std. an - Kein System für schnelle Reaktionen!? - Sofortige Kontraktion Vorspannung Remodelling durch Fibroblasten - Eher ausgelegt für länger anhaltende Belastungen: - Chemische (flüssige) Stimulation - Damit ist auch der ph-wert der EZM interessant

27 Bindegewebszellen: - Ein zu niedriger ph-wert in der EZM, erhöht die Kontraktilität der Mfb`s und führt damit zu einer generellen Verhärtung der Faszien des Körpers: - übermäßige Belastungen (phys. /psy. Streß) - Säuren produzierende NM / Störungen im GIT - Störungen der Atmung - Nierenprobleme, geringe Trinkmenge -

28 Tensegrity auf zellulärer Ebene: Es gibt ein sehr strukturiertes und aktives muskuloskeletales System innerhalb der Zelle, das missverständlich als Zytoskelett bezeichnet wird Aufhängung der Organellen - Es enthält Aktomyosinmoleküle,, die über Kontraktionen, Kräfte innerhalb der Zelle durch die Membran hindurch nach außen auf die EZM übertragen können Myofasziales System der Zelle

29 Tensegrity auf zellulärer Ebene: - Die Phospholipidmembran der Zelle enthält globuläre Proteine z.b. vom Typ der Integrine,, die als Mechanorezeptoren wirken - welche Zugspannung und Kompression aus der EZM in die Zelle bis in den Zellkern weiterleiten - Mechanotransduktion

30 Tensegrity auf zellulärer Ebene: - Die Verbindungen vom Zellkern zum Zytoskelett über fokale Adhäsionsmole- küle an der Membran - und Integrine in der Membran nach außen auf Vernetzungsproteine wie Fibronektin weiter zur EZM, - ist bei differenzierten Mfb besonders gut ausgeprägt.

31 Tensegrity auf zellulärer Ebene: - mechanische Verbindungen und chemische Signale können die Form der Zellen und ihrer Zellkerne verändern - damit verändert sich die genetische Expression - und somit der gesamte Stoffwechsel der Zellen.

32 Tensegrity auf zellulärer Ebene: - Die Zellen treiben nicht als unabhängige Inseln im toten Meer der extrazellulären Matrix umher. - Sie sind vielmehr mit einer auf Informa- tionen ansprechenden und sich aktiv verändernden Matrix verbunden und selbst aktiv an diesem Kommunikations- prozeß beteiligt.

33 Tensegrity auf zellulärer Ebene: - Das Ziel ist die Spannungen des Faszien- netzes auszugleichen - damit haben wir Einfluß auf alle anderen Systeme im Körper! - Ein möglicher Weg: - biologische Therapie der EZM - Osteopathie oder - Trainigstherapie

34 Bindegewebszellen: Chondroblasten /-zyten: Vorkommen: Knorpel, Bandscheiben, Disken, Menisken direkte Insertionen von Bändern und Sehnen Gewebe / Gebiete ohne Blutgefäße und damit ohne direkte Durchblutung O 2,, ph-wert Versorgung durch Diffusion und Osmose produzieren primär Matrix intermittierende Druckbelastung als Synthesereiz

35 Bindegewebszellen: Osteoblasten /-zyten: Vorkommen: sehr stark von der O 2 - Versorgung abhängig,, deshalb immer in direkter Nähe von einem Blutgefäß im Knochengewebe. Säuregrad im Gewebe = ph-wert = O 2

36 Bindegewebszellen: Der Osteoblast ist die syntheseaktive Zelle, sie wird in dem Moment zum Osteozyten, in dem sie sich vollständig in das Knochengewebe eingebaut hat. Als Osteozyt produziert sie nur noch so viel Gewebe, wie für den Erhalt des Knochens nötig In den Zähnen sind Odontoblasten /-zyten vergleichbare Zellen

37 (Bild wurde entfernt) Übergang vom Periost zum Knorpel: - Im sauerstoff- reichen Perichondrium befinden sich Fibroblasten. - Je sauerstoff- ärmer das Gewebe wird, desto mehr Chondroblasten u. Chondrozyten sind anzutreffen.

38 Knochenzellen: Im Bereich des neu entstehenden Knochengewebes (Osteoid) liegen Osteoblasten, die knochenproduzierenden Zellen. Sie werden zu Osteozyten, wenn sie sich vollständig in das Knochengewebe eingebaut haben und dort ruhen. Osteozyten können wieder aktiv werden, wenn sie von Osteoklasten aus dem Knochen befreit werden. Knochendeckzellen sind ruhende Knochenzellen

39 Fettzellen: Bindegewebszellen: Findet man überall im Bindegewebe, wo sie als Energiespeicher, Stoßdämpfer und Schutzschicht gebraucht werden. Vor allem im Nervengewebe haben sie eine wichtige, schützende Aufgabe. Immer in der Nähe von Gefäßen, damit sie bei Bedarf schnell Fett an das Blut abgeben können.

40 Bindegewebszellen: bewegliche oder mobile Zellen mit hämatopoetischer Stammzelle: Makrophagen: Entwickeln sich aus den Monozyten, welche von Knochenmarkszellen abstammen. Die Differenzierung vom Monozyt zum Makrophagen findet erst im Bindegewebe statt, sie gehören zum mononukleären Phagozytensystem = MPS

41 Bindegewebszellen: - Durch saure Phosphatasen und Esterasen können sie verschiedene Komponenten des Bindegewebes abbauen - Können für Abwehrreaktionen und Wundheilung Interferone, Prostaglandine und Leukotrine freisetzen. - Greifen alles im Gewebe an was keine Funktion mehr hat und resorbieren es - tote Zellen, kaputtes Gewebe, Bakterien, Viren, Schimmelpilze, Parasiten, Tumorzellen - damit sehr wichtige Aufgabe in der Körperabwehr

42 Bindegewebszellen: Eine besondere Form der Makrophagen sind die Osteoklasten, diese kommen nur im Knochen vor und sind in der Lage Knochengewebe abzubauen. Eine Knochenbruchheilung und Dicken- wachstum von Röhrenknochen wäre ohne diese Zellen nicht möglich.

43 Bindegewebszellen: Mastzellen (Entzündung / Wundheilung): Vorkommen: in fast allen Geweben, v.a. in der Haut, im Darmtrakt und in den Atemwegen, meistens in der Nähe von Kapillaren und vegetativen Nerven- endigungen, mit denen sie über hormonelle Regelkreise kommunizieren.

44 Bindegewebszellen: - Freisetzung primärer Mediatoren: Histamin, Heparin, neutrale Proteasen, Leukotriene hemmen die Blutgerinnung wirken auf Gefäßwände dillatierend und permeabilitätssteigernd: damit kommt es zu einer gesteigerten Durchblutung im Gewebe (Entzündung, Allergie).

45 Bindegewebszellen: - Freisetzung von Stoffen, durch die chemische Prozesse im Gewebe aktiviert werden, welche sekundäre Mediatoren entstehen lassen: Prostaglandin E 2 ist ein Entzündungs- mediator, der die Permeabilität der Gefäßwände erhöht

46 Bindegewebszellen: - Die Zellwand der Mastzelle besitzt Rezeptoren für das Immunglobulin E (IgE). - Es sorgt dafür, daß Histamin freigesetzt wird, sobald Antigene in die Nähe der Mastzelle kommen, wie z.b. bei allergischen Reaktionen - Die Mastzelle ist der Dirigent bei Entzündungsprozessen,, sie ist damit stark in den Prozeß der Wundheilung integriert.

47 (Bild wurde entfernt) Mastzelle - im Querschnitt

48 Bindegewebszellen: Leukozyten: Sind in der Lage, bei Immunreaktionen Fremdkörper oder Zellreste anzugreifen und zu phagozytieren.

49 Bindegewebszellen: Neutrophile Granulozyten (55-70%) Abwehr akuter bakterieller Infekte Abbau abgestorbener körpereigener Gewebe (Nekrosen) Dafür nötige Eigenschaften sind: Migration bei intakten Blutgefäßen Chemotaktisch gelenkte amöboide Beweglichkeit Phagozytose und lysosomaler Abbau

50 Bindegewebszellen: Eosinophile Granulozyten (2-3%) Der Kern besteht hauptsächlich aus dem major basic protein (MBP), welches antiparasitär wirkt. Phagozytose von Antigen-Antikörper- komplexen Dämpfen und begrenzen Entzündungs- reaktionen,, die durch andere Zellen unterhalten werden Sekretion von Histamin-Antagonisten Migration bei intakten Blutgefäßen Chemotaktisch gelenkte amöboide Beweglichkeit Phagozytose schwächer ausgeprägt

51 Bindegewebszellen: Basophile Granulozyten (0,5-1%) stimulieren die Mastzellen zur Freisetzung ihrer Mediatoren Trotz Ähnlichkeiten mit den im Gewebe ansässigen Mastzellen, handelt es sich hier nicht um deren Vorläuferzellen Deutlich größere Granula als bei Neutrophilen und Eosinophilen, welche Heparin und Histamin enthalten An der Bildung von Leukotrienen beteiligt Können ins Gewebe auswandern

52 (Bild wurde entfernt) Granulozyt

53 Bindegewebszellen: Lymphozyten: Kommen im Lymphsystem und im Bindege- webe vor. Dabei kann ihre Menge innerhalb des Binde- gewebes nach Verletzungen und während Entzündungen stark zunehmen. Sie besitzen eine amöboide Beweglichkeit und haben einen großen Anteil am Immunsystem durch ihre Fähigkeit zur Wahrnehmung, Erkennung und Erinnerung.

54 Bindegewebszellen: - Die Lymphozyten sind in der Lage, fremde, den Körper bedrohende Zellen und Stoffe zu erkennen und von den Makrophagen angreifen zu lassen. - Zu einem späteren Zeitpunkt können sie die gleichen erneut in den Körper eindringenden fremden Zellen oder körperfremden Stoffe direkt wiedererkennen und aufgrund ihres Erinner- ungsvermögens sofort angreifen lassen. Lymphozyten = mobiles Gehirn Makrophagen / phagozytierende Granulozyten = mobiler Darm

55 (Bild wurde entfernt) Lymphozyt

56 Extrazelluläre Matrix (EZM): Die extrazelluläre Matrix besteht aus folgenden Komponenten: kollagenen Fasern elastischen Fasern Grundsubstanz nicht-kollagenen Proteinen Wasser und Mineralsalze

57 Extrazelluläre Matrix (EZM): extrazelluläre e Matrix = EZM ist der Hauptbestandteil des BG`s und wird gebildet durch Bindegewebszellen: organische Bestandteile: Kollagenfasern ( leimbildend )

58 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kollagen Typ I: Dickes, mechanisch stabiles Kollagen,, in allen Geweben die unter Zugbelastung stehen: Kapseln, Bänder, Sehnen, intramuskuläres / - neurales Bindegewebe Entsteht in der Umbau oder Remodellier- ungsphase der Wundheilung ( Tag), braucht ansteigende Kollagenbelastung z.b. durch Traktion / Gleitmobilisation immer im schmerzfreien Bereich.

59 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kollagen Typ II: in allen Geweben die Druckbe- lastungen ausgesetzt sind: Knorpel, Bandscheibe, Menisken, Disken Die Syntheseaktivität der Zellen in der Wundheilung, kann durch eine Kompressionsbehandlung sbehandlung stimuliert werden

60 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kollagen Typ III: Dünnes, mechanisch instabiles, säure- empfindliches Kollagen, schließt während der Proliferationphase ( Tag) die Wunde und wird später durch funktionsfähiges Kollagen ersetzt. Dieses empfindliche Gewebe braucht auch physiologische Belastungsreize, aber nur im Matrix- / schmerzfreien Bereich,, damit sich die Fasern, ohne schädigende Kollagenbelastung ausrichten können.

61 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kollagen Typ IV: In Zellmembranen, Basalmembranen der Gefäße / Haut / Nerven- / Muskelgewebe Keine Fibrillenbildung, die kollagenen Moleküle bilden ein homogenes Netzwerk mit den anderen extrazellulären Bestandteilen

62 (Bild wurde entfernt) Aufbau einer kollagenen Faser aus spiralig umeinander gedrehten Kollagenfibrillen und Mikrofibrillen, mikroskopisch aus dem eigentlichen Kollagenmolekül.

63 Extrazelluläre Matrix (EZM): Die Ausrichtung der kollagenen Moleküle,, der Fibrillen und Fasern richtet sich nach der einwirkenden Belastung. Erfolgt die Belastung immer aus der selben Richtung, so wird sich das gesamte kollagene Material daran orientieren und entsprechend aufbauen Die Fasern verlaufen dann parallel,, den Kraftlinien entsprechend geformtes,, straffes Bindegewebe

64 Extrazelluläre Matrix (EZM): wirkt dagegen die Belastung immer aus verschiedenen Richtungen auf das Gewebe, entsteht ein maschengitterartiges Geflecht, welches sich den unterschiedlichen Zugbelastungen anpaßt. ungeformtes,, straffes Bindegewebe

65 Extrazelluläre Matrix (EZM): Für die Orientierung und Ausrichtung der kollagenen Moleküle ist die piezo- elektrische Aktivität von entscheidender Bedeutung. Formveränderungen des Kollagens führen zu elektrischen Spannungsänderungen im Kollagen und im umgebenden Gewebe, an denen sich die Moleküle orientieren.

66 Extrazelluläre Matrix (EZM): elastische Fasern: Elastin: lockeres Bindegewebe elastischer Knorpel Ohrmuschel, Nasenspitze Gefäßwände Lig. flavum

67 (Bild wurde entfernt) Verhalten des elastischen Netzwerks unter Spannung und bei Entspannung. Durch hohen Gehalt des schwefelreichen Cysteins können sehr viele stabile Disulfidbrücken gebildet werden.

68 Extrazelluläre Matrix (EZM): Grundsubstanz: Glykosaminoglykane = GAG`s Proteoglykane = PG`s Proteoglykanaggregate

69 Extrazelluläre Matrix (EZM): Hyaluronsäure (Glukuronsäure + Glucosamin) Synovia Chondroitin - 4/6 - Sulfat (Glukuronsäure + Galaktosamin) Knorpel, Knochen, Sehnen, Diskus Dermatansulfat (Iduronsäure + Galaktosamin) Sehnen, Ligamenta Keratansulfat (Galaktose + Glucosamin) Knorpel, Diskus, Knochen

70 Extrazelluläre Matrix (EZM): Die starke negative Ladung der GAG s hat 3 Vorteile: Moleküle liegen gestreckt im Raum vor sind von einem Wassermantel umgeben ziehen die positiv geladenen Kollagen- fasern an und positionieren diese zwischen den PG`s

71 Extrazelluläre Matrix (EZM): nichtkollagene Proteine: Glykoproteine (Vernetzungs-/ Verbindungsproteine): Chondro-, Osteo-, Fibronektin Laminin Integrin

72 Extrazelluläre Matrix (EZM): anorganische Bestandteile: Wasser: versetzt Gewebe in die Lage Gewicht zu tragen und Stöße zu dämpfen Mineralsalze: geben Knochengewebe die Härte

73 Extrazelluläre Matrix (EZM): Alle Komponenten der Matrix, außer Wasser, werden intrazellulär produziert: Die kollagenen Fasern des Bindegewebes bestehen aus kollagenen Fibrillen, die wieder- um aus kollagenen Proteinen aufgebaut sind. Die elastischen Fasern bestehen ebenfalls aus Fibrillen und Mikrofibrillen, jedoch aus elastischen. Sie sind aus Strukturproteinen zusammengesetzt.

74 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Die Grundsubstanz des Bindegewebes besteht aus GAG`s und PG`s welche Proteogykanaggregate bilden. Sie verbindet Zellen und Fasern miteinander und bindet außerdem Wasser. Um diese Bindungen zu ermöglichen, enthält die Matrix auch nichtkollagene Proteine, die Verbindungs und Vernetzungsproteine.

75 Extrazelluläre Matrix (EZM): Die Aufgaben der Matrix ergeben sich aus dem Zusammenspiel dieser Komponenten: Da die Matrix aus kollagenen Fasern bzw. Fibrillen aufgebaut ist, die durch nichtkollagene Proteine an PG `s und Zellen gebunden sind, entsteht ein stabiles Netzwerk.

76 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Dieses Netzwerk der Matrix hat die Aufgabe Belastungen zu absorbieren und hat damit eine Pufferfunktion, - insbesondere die Bestandteile der Grundsubstanz und das gebundene Wasser haben die Funktion, Gewicht zu tragen und Stöße zu dämpfen. - Das gebundene Wasser spielt vor allem bei tragenden Geweben,, wie dem Gelenkknorpel eine entscheidende Rolle.

77 Extrazelluläre Matrix (EZM): Eine Funktionsstörung des Gelenks führt zu unzureichender Belastung des Knorpels meist in den Randbereichen. Die Chondrozyten / -blasten bekommen nicht genug Reize PG`s in ausreichender Menge zu produzieren, die Wasserbindungskapazität sinkt. Die Verformbarkeit des Gelenkknorpels nimmt zu und damit erhöht sich die Belastung der Kollagenfasern was zu Beschädigungen des kollagenen Netzwerkes schon bei alltäglichen Belastungen führen kann.

78 Extrazelluläre Matrix (EZM): Die Beschädigungen wachsen zu Rissen n heran und breiten sich bis zur Oberfläche aus, dadurch geht die biomechanische Qualität des Gelenkknorpels verloren. Zunehmende Reibung führt verstärkt zu mehr Rollen als Gleiten im Gelenk, damit ist die Arthrokinematik des Gelenks noch mehr gestört und es kommt zu punktuellen Belastungsspitzen, die zu einer weiteren Zerstörung des Gelenkknorpels führen.

79 Extrazelluläre Matrix (EZM): Man kann nicht sagen, das jeder Arthrosepatient unter Wassermangel leiden muß, auch wenn eine größere Wasseraufnahme bei den meisten Pat. zur Verbesserung der Symptome führt. Die verringerte Wasserbindungskapazität aufgrund einer nicht ausreichenden Anzahl an PG`s (= Wasserbindungsstellen), durch unzu- reichende Belastungsreize (= fehlender Synthesereiz für PG`s), ist der entscheidende Faktor.

80 Extrazelluläre Matrix (EZM): In anderen Gewebearten, wie z.b. in der Kapsel, haben GAG`s, PG`s und das an sie gebundene Wasser vor allem die Aufgabe, dafür zu sorgen, das die Belastungen nicht mit zu großer Geschwindigkeit auf die kollagenen Fasern einwirken. Als weitere Schutzvorrichtung gegen schnell auftretende Kräfte haben die kollagenen Fasern einen wellenförmigen Verlauf,, der dem Gewebe eine Elastizität verleiht und verhindert das die Fasern zu abrupt unter Spannung geraten.

81 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kollagenes Bindegewebe kann durch Straffung der Wellenform um 5% verlängert werden. Bei weiterer Verlängerung kommt es zu einer Verformung der kollagenen Struktur und damit zu einer Verletzung des Gewebes.

82 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kollagenaufbau: Kollagenes Molekül auch tropokollagenes Molekül genannt, besteht grundsätzlich aus 3 Eiweißketten den α - Helices,, die alle einen linksspiraligen Aufbau besitzen. Die 3 Eiweißketten drehen sich rechts umeinander und bilden eine Triple - Helix Jede α - Helix enthält 333 Aminosäuren, die 3 Eiweißketten des Kollagenmoleküls enthalten damit ca A.s.

83 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Die α - Helix besteht hauptsächlich aus: - Glycin (33,5%) - Prolin (12%) - Hydroxyprolin (10%) - und in geringen Mengen aus: Glutamin, Asparagin, Arginin, Methionin, Valin, Leuzin, Isoleuzin, Tyrosin, Lysin, Hydroxylysin, Alanin Galactose, Glucose

84 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Da jede 3. A.s. Glycin ist, ergibt sich eine allgemeingültige Formel für alle α - Helix - Ketten: - Gly x y - Die x Stelle wird innerhalb einer Kette ca. 100 x von Prolin eingenommen - die y Stelle dagegen ca. 100 x von Hydroxyprolin.

85 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Man vermutet, das die Stabilität des Kollagens davon abhängt, wie häufig die Aminosäure Glycin innerhalb einer Kette auftaucht. - Eine Substitution mit Glycin bringt aber keine Vorteile in der Therapie, - mit Gelantine, Glucosaminsulfat, Chondroi- tinsulfat, Hyaluronsäure und schwefelhaltigen A.s. sowie einigen Vitaminen und Mineralstoffen / Spurenelementen gibt es positive und negative Studienergebnisse.

86 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Die einzelnen Kollagentypen ergeben sich aus der unterschiedlichen Besetzung der x - und y - Stellen. Kollagen Typ I: 2 α 1 Polypeptidketten 1 α 2 Polypeptidkette Kollagen Typ II: 3 α 1 Polypeptidketten

87 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Die Mikrofibrillen sind so aufgebaut, das sich die kollagenen Moleküle um ca. 25% überlappen.. Das gibt dem Kollagen seine typische Querstreifung. - Die Moleküle liegen im Gewebe nicht nur der Länge nach aneinander, sondern sind auch in ca. 5 Reihen dreidimensional angeordnet.

88 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Durch eine Spiralisierung entstehen aus den Mikrofibrillen dickere Fibrillen, die wiederum mittels H - Brücken und kovalenten Bindungen stabilisiert werden - aber auch durch Proteoglykane und Vernetzungsproteine,, denn um die kollagenen Fibrillen und Fasern herum befindet sich eine Schicht von PG`s, GAG`s die Wasser bindet (Henlesche Schleife).

89 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Das Wachstum der kollagenen Fibrillen und Fasern wird über die piezoelektrische Spannung gesteuert. Sie steigert die Synthesebereitschaft der Zellen.

90 (Bild wurde entfernt) Aufbau des kollagenen Moleküls aus As-ketten: typ. Gly-x-y Anordnung in der linksdrehenden α-helix werden rechtsdrehend zur Triplehelix, also entgegengesetzt verflochten. Drehen sich bei Belastung noch fester ineinander. = Tropokollagen molekulare Organisation der kollagenen Fasern: 10%ige Überlappung der tropokollagenen Moleküle innerhalb der Mikrofibrille

91 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kollagensynthese: durch Fibroblasten, Myofibroblasten, Chondroblasten und Osteoblasten findet im endoplasmatischen Retikulum (ER) statt, wo an Ribosomen die α - Ketten gebildet werden.

92 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Während der Kollagensynthese, findet im Moment der Bildung der α - Ketten schon die Hydroxylierung von Prolin und Lysin statt. - Diese wird von den Enzymen Lysin- hydroxylase, Peptidylprolylhydroxylase und Prolinoxidase - sowie Vit. C, Fe 2+, α - Ketoglutarat und O 2 gesteuert und beeinflußt.

93 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Die Hydroxylierung ist sehr wichtig für die Stabilität innerhalb des Moleküls und im extrazellulären Raum zwischen den verschiedenen Molekülen. - Findet die Hydroxylierung nicht in ausreichendem Maße statt, entsteht ein instabiles Kollagen.

94 (Bild wurde entfernt) Intrazelluläre Prozesse der Kollagensynthese: Hydroxylierung, Glykosilierung Bildung und Exozytose des Prokollagens extrazelluläre Prozesse der Kollagensynthese: Die Telo-/ Registerpeptide werden extrazellulär abgespalten, wodurch Kollagenfibrillen gebildet werden können.

95 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Nach der Hydroxylierung findet die Glycosylierung statt. Dabei wird unter Einfluß des Enzyms Galaktosyltransferase Galaktose oder Glykosylgalaktose an Hydroxylysin gebunden. - Anschließend verbinden sich die 3 α - Ketten spiralig rechtsdrehend miteinander und bilden jetzt das Prokollagenmolekül (Länge: 300 nm). - Zwischen den einzelnen Ketten entstehen dabei Wasserstoffbrücken, Disulfidbrücken und kovalente Bindungen,, die die 3 Ketten miteinander verbinden und stabilisieren.

96 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Am Ende jeder α - Kette befinden sich Register- und Telopeptide,, sie sind an NH 2 - oder an COOH-Gruppen gebunden. - Diese Peptide haben die Aufgabe, eine Verbindung der verschiedenen kollagenen Moleküle zu Mikrofibrillen innerhalb der Zelle zu verhindern,, da diese zu groß wären um sie aus der Zelle ins Interstitium zu transportieren.

97 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Über Exozytose gibt der Golgi - Apparat das Prokollagenmolekül ans Interstitium ab. - Außerhalb der Zellen werden die N - und C - Termini unter Einfluß der Enzyme N - und C - Prokollagenpeptidase abgespalten. - Über einen Rückkoppelungsmechanismus kontrollieren die abgespaltenen Telopeptide die Produktion von Kollagen.

98 (Bild wurde entfernt) Übersicht über die Kollagensynthese und -aufbau: - Bildung der α-kette - Hydroxylierung, Glykosilierung - Bildung der Triple-Helix = Prokollagen - Exozytose und Abspaltung der Telound Registerpeptide - Tropokollagen bildet Mikrofibrillen - Vernetzung der benachbarten Tropokollagene zu Kollagenfibrillen - Innerhalb der Kollagenfibrillen ist das Tropokollagen parallel, jedoch regelmäßig versetzt zueinander angeordnet (Querstreifung)

99 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Die so entstandenen Tropokollagenmoleküle (Länge: 280 nm) verbinden sich miteinander sobald die Peptide umgewandelt sind und bilden Mikro- oder Subfibrillen. - Über Hydroxylierung von Prolin und Lysin kann die Mikrofibrille Wasserstoffbrücken ausbilden, die sie stabilisieren. - Diese entstehen immer zwischen einem Sauerstoffatom der Carbonyl - Gruppe (CO - Grp.) und einem Wasserstoffatom der Amid - Gruppe (NH Grp.).

100 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Durch die Sulfatgruppen der schwefelhaltigen Aminosäuren v.a. Zystein, können zusätzlich unlösliche Disulfidbrücken gebildet werden. - Kovalente Bindungen = Crosslinks entstehen bei der Umsetzung von Lysin und Hydroxylysin in die Aldehyde Allysin und Hydroxyallysin, die eine sehr stabile Verbindung mit übriggebliebenem Lysin und Hydroxylysin zu Schiffschen Basen (Ketoaminverbindungen) eingehen. Die dafür nötige Lysinoxidase ist abhängig von Kupfer.

101 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kollagenabbau: findet überwiegend extrazellulär unter Einfluß des Enzyms Kollagenase statt. Es wird von Makrophagen,, Neutrophilen und in geringen Mengen auch von Fibroblasten produziert. Intrazellulär wird das Kollagen durch unspezifische Proteasen (Pepsin, Trypsin) abgebaut.

102 Extrazelluläre Matrix (EZM): Wird ein Gewebe nicht oder nur sehr wenig belastet, sinkt dessen Belastbarkeit. Nach 4 wöchiger Immobilisation ist die Belastbarkeit einer Sehne um 80% geringer

103 Extrazelluläre Matrix (EZM): Grundsubstanz: besteht aus GAG s, diese bauen PG`s und letztendlich Proteoglykanaggregate auf. verbindet Zellen, kollagene - und elastische Fasern und bindet Wasser. GAG`s kommen vorwiegend im extrazellulären Raum vor, haben jedoch auch im interzellulären Raum spezifische Aufgaben.

104 (Bild wurde entfernt) Verbindung zwischen kollagenen Fasern und einem Proteoglykanaggregat.

105 Extrazelluläre Matrix (EZM): Aufbau der Grundsubstanz: PG`s sind um eine lange Eiweißkette herum aufgebaut. An diese Eiweißkette werden die GAG`s gebunden. Zu den GAG`s zählen bürstenähnlich strukturierte Polysaccharidketten mit sich regelmäßig wiederholenden Disacchariden, die über kovalente Bindungen an die Eiweißkette gebunden werden und lange unverzweigte, fadenförmige Ketten wie Hyaluronsäure oder Heparin.

106 Extrazelluläre Matrix (EZM): Die gestreckte Form entsteht durch die starke negative Ladung,, aufgrund derer sich die Moleküle gegenseitig abstoßen und den größmöglichen Abstand zueinander suchen. Die Hyaluronsäure benötigt zur Bindung an die Eiweißkette ein Verbindungs- protein.. Sind mehrere GAG`s an eine Eiweißkette gebunden entsteht die Struktur des Proteoglykans.

107 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Die Eiweißketten,, an die sich die GAG`s binden, sind je nach Art und Funktion des Gewebes unterschiedlich aufgebaut.. Sie enthalten je nachdem Glutamat, Glyzin, Serin und Threonin, jedoch kein Zystein. - In einigen Geweben, z.b. im Knorpel findet man PG`s, die an eine Hyaluronsäurekette gebunden sind, so das ein Proteoglykan- aggregat entsteht. - Dabei können bis zu 40 PG`s gebunden werden, die eine Länge von bis zu einem Mikrometer erreichen.

108 Extrazelluläre Matrix (EZM): Aufbau eines Proteoglykans: Die zentrale Eiweißkette eines PG`s enthält über 2000 Aminosäuren, als häufigste Glutamat, Glyzin, Serin und Threonin. Die äußeren 60% dieser Kette werden als Bindungsstellen für ca Chondroitin- sulfatketten benutzt. Die darauf folgenden 10% werden für ca Keratansulfatketten verwendet.

109 Extrazelluläre Matrix (EZM): Weiter können vereinzelt noch einige andere, kürzere Oligosaccharidketten gebunden sein. Die restlichen 30% bleiben frei für die Bindung an eine Hyaluronsäurekette mittels eines Verbindungsproteins über kovalente Bindungen.

110 (Bild wurde entfernt) Aufbau eines Proteoglykans mit seinen Glykosaminoglykanen: An die zentrale Eiweißkette werden Chondroitin- und Keratansulfatketten gebunden (kovalente Bindungen) sowie Hyaluronsäure über ein Linkprotein.

111 (Bild wurde entfernt) Aufbau eines Proteoglykanaggregats: Die zentrale Hyaluronsäurekette wird mit Proteoglykanen verbunden.

112 Extrazelluläre Matrix (EZM): Molekularstruktur der GAG`s, die im Bindegewebe vorkommen: Hyaluronsäure Chondroitin-4/6 4/6-Sulfat Dermatansulfat Keratansulfat Heparansulfat Heparin

113 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Alle GAG`s mit Ausnahme der Hyaluronsäure sind sulfatisiert. - Sie besitzen viele Hydroxyl- und Carboxyl- Gruppen,, wodurch sie einen stark hydrophilen Charakter bekommen. - GAG`s sind stark negativ geladen und können deshalb sehr viel Wasser und auch Na + -Ionen binden. - Der Eiweißanteil dieser Moleküle beträgt in der Regel %.

114 Extrazelluläre Matrix (EZM): Hyaluronsäure: besitzt weder Sulfat- noch Azetatgruppen kann sich nicht wie die anderen GAG`s direkt an eine Eiweißkette binden ist im gesamten Körper vertreten, Bestandteil der Synovialflüssigkeit bildet oft die zentrale Kette der Proteo- glykanaggregate,, wie man sie v.a. im Knorpel und in den Bandscheiben häufig findet

115 Extrazelluläre Matrix (EZM): extrem stark negativ geladen und hat deshalb eine große Affinität zu Wasser Halbwertzeit beträgt 2-4 Tage abgebaut wird sie durch das Enzym Hyaluronidase und freie Radikale die Hyaluronsäureproduktion wird durch Insulinmangel und Kortisol gehemmt

116 Extrazelluläre Matrix (EZM): Chondroitin-4/6-Sulfat: diese Sulfate sind die meistverbreiteten PG`s der Grundsubstanz meistens an Hyaluronsäure oder an die Zellmembran gebunden. Halbwertzeit beträgt 7-10 Tage

117 Extrazelluläre Matrix (EZM): Dermatansulfat: diese GAG`s findet man oft in Kombination mit Chondroitinsulfat in der Haut, in Sehnen und den meisten anderen Bindegewebsarten Dermatan Proteoglykane gehen keine Verbindung mit Hyaluronsäure ein. Sie spielen eine kontrollierende Rolle bei der Reifung der kollagenen Fibrillen.

118 Extrazelluläre Matrix (EZM): Keratansulfat: findet man sehr oft in Verbindung mit Chondroitinsulfat und Hyaluronsäure, z.b. in großen Mengen im Knorpel und in der Bandscheibe kontrolliert die räumliche Ausrichtung der kollagenen Fibrillen und Fasern

119 (Bild wurde entfernt) Strukturformeln der Glykosaminoglykane.

120 Extrazelluläre Matrix (EZM): Heparansulfat: findet man v. a. an der Zelloberfläche verbindet sich mit der Zellmembran, bzw. mit der Glykokalyx der Zellmembran hat so Einfluß auf alle Funktionen der Zellmembran, z.b. Zellwachstum und Zellteilung.

121 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Glykokalyx ist ein dünner Film negativ geladener Zuckermoleküle an der Zellmembran - bestimmt über die Resorption von Substanzen - Endozytose, Pinozytose und Phagozytose - deren Durchschleusung, sowie deren Exozytose.

122 Extrazelluläre Matrix (EZM): - durch Heparansulfatketten können die Zellen miteinander und mit der Basalmembran in Verbindung treten. - verschiedene Wachstumshormone, Lektine, alle zellmembranständigen Rezeptoren und Antigene können über Heparansulfat gebunden werden

123 Extrazelluläre Matrix (EZM): Heparin: kann von allen Zellen synthetisiert werden große Mengen können von Mastzellen und Basophilen freigesetzt werden wenn Makrophagen und Fibroblasten es aufnehmen, erhöht es ihre Abwehrfunktion erhöht Mobilität und Zahl der Makrophagen hemmt die Aktivität der B-/ T-Lymphozyten und der Osteoblasten

124 Extrazelluläre Matrix (EZM): - bindet sich an Kollagen und Fibronektin, kann auf diese Weise die Bildung von Kollagen kontrollieren und eine übermäßige Kollagenproduktion verhindern - hat einen aktivierenden Einfluß auf ca. 50 enzymatische Prozesse, wird in Salben verwendet, verbessert die Aufnahme von Medikamenten durch die Haut

125 Extrazelluläre Matrix (EZM): - wesentliche Aufgaben sind: Hemmung der Blutgerinnung Stimmulation der Regenerationsprozesse der Zelle Verbesserung der Kontraktilität der Mfb und deren Ausrichtung im Gewebe Hemmung der Proteinkinase des Zellkerns und innerhalb der Muskelzelle

126 Extrazelluläre Matrix (EZM): Funktionen der GAG`s und PG`s: stabilisieren das Bindegewebe durch die Bindung an kollagene und elastische Fasern, an Zellen und an Wasser absorbieren als erste Strukturen die Kräfte, die auf das Gewebe einwirken, besonders in ungeformtem Bindegewebe schützen das kollagene Netzwerk gegen übermäßige Belastung verleihen dem Gewebe Elastizität und Stabilität

127 Extrazelluläre Matrix (EZM): - sorgen dafür, daß das Gewebe nach einer Belastung in seine Ursprungsform zurückkehrt = Viscoelastizität - bilden eine Art Sieb,, das verhindert, daß großmolekulare Strukturen aus den Gefäßen ins Gewebe vordringen - binden Wasser und bilden damit die Transitstrecke für Nährstoffe und Abfallprodukte

128 Extrazelluläre Matrix (EZM): - können das Gewebe und die Zellen vor eindringenden Bakterien,, die das matrixab- bauende Enzym Hyaluronidase nicht besitzen schützen. - verantwortlich für die Absorption der Kompressionskräfte auf Knorpel, Bandscheiben, Menisken usw. - Durch ihre starke negative Ladung und damit ihre Fähigkeit, sich an Wasser zu binden, verhindern sie, zu viel Verformung des Gewebes.

129 Extrazelluläre Matrix (EZM): Unter Belastung des Gewebes muß Wasser abgegeben werden, das bei Entlastung wieder aufgenommen wird. Durch die Wasserabgabe und - aufnahme ändert sich die elektrische Ladung der GAG`s und PG`s ständig. Es entstehen Spannungsschwankungen die man als piezoelektrische Aktivität bezeichnet. Diese reizt die Zellen zur Synthese und dient gleichzeitig als Reiz für die Organisation und Ausrichtung der kollagenen Moleküle und Fibrillen.

130 Extrazelluläre Matrix (EZM): Synthese von Grundsubstanz: die Synthese der Hyaluronsäureketten, der Eiweißketten und einiger Oligosaccharide findet im endoplasmatischen Reticulum aller Bindegewebszellen statt. Weitere Oligosaccharide und die GAG`s werden im Golgi - Apparat synthetisiert, wo auch ein Teil der Glykosilierung und die gesamte Sulfatierung stattfinden.

131 Extrazelluläre Matrix (EZM): - die Zellen müssen ständig synthetisch aktiv bleiben, da die Lebensdauer der GAG`s nur sehr begrenzt ist. - Der Turnover von Hyaluronsäure beträgt 2 4 Tage,, bei den anderen sulfatisierten GAG`s beträgt er 7 10 Tage. - GAG`s müssen also laufend neu produziert werden, damit ihre Menge gleich bleibt.

132 Extrazelluläre Matrix (EZM): Restprodukte der GAG`s, die extrazellulär abgespalten werden, führen zu einem Rückkopplungs- effekt,, der die Synthese kontrolliert auch die mechanische Verformung der Zelle stellt einen Synthesereiz dar.

133 Extrazelluläre Matrix (EZM): Abbau und Degeneration: GAG`s und PG`s werden von Hyaluronidase abgebaut, die sie in Oligo- und Polysaccharide spaltet. Zuwenig GAG`s im Gewebe bedeutet automatisch weniger im Gewebe gebundenes Wasser und dadurch eine verminderte Belastbarkeit.

134 Extrazelluläre Matrix (EZM): Wasser: Die Komponente des Bindegewebes, die am häufigsten vorkommt Interstitielle Flüssigkeit zwischen den Zellen Bestandteil des Blutes und des Liquors Axoplasmatische Flüssigkeit im Nervensystem Innerhalb unserer Zellen

135 Extrazelluläre Matrix (EZM): Wasseranteile der Gewebe: Bei Frauen beträgt der Wasseranteil ca. 52%; ; bei Männern ca. 63%. Die Unterschiede sind meist auf unterschiedliche Mengen an Fettgewebe zurückzuführen. Fettgewebe besitzt mit ca 10% einen sehr niedrigen Wassergehalt

136 Extrazelluläre Matrix (EZM): Je nachdem, wo sich das Wasser im Körper befindet, unterscheidet man: intrazelluläre Flüssigkeit (70%) extrazelluläre Flüssigkeit (30%) interstitielle Flüssigkeit (67%) transzelluläre Flüssigkeit (13%) Augen, Bauchraum, Liquor intravaskuläre Flüssigkeit (20%)

137 Extrazelluläre Matrix (EZM): Aggregatzustände von Wasser: In Abhängigkeit von der Temperatur kommt es in 3 verschiedenen Erscheinungsformen vor: Gefrorenes Wasser = Eis flüssiges Wasser Gasförmiges Wasser = Wasserdampf

138 Extrazelluläre Matrix (EZM): - bei 37 C Körpertemperatur befindet sich 50% des Wassers in einer halbkristallinen Form und bildet Flüssigkristalle. - Dadurch können Informationen gespeichert und weitergeleitet werden. - Eine Erhöhung der Temperatur sorgt dafür, daß das Wasser flüssiger wird und weniger Flüssig- kristalle besitzt. Gespeicherte Informationen gehen dabei verloren.

139 Extrazelluläre Matrix (EZM): Aufbau des Wassers: bildet im flüssigen Zustand Dipole,, die als freie Moleküle vorkommen können der größte Teil liegt jedoch entweder mittels Wasserstoffbrücken (H- Brücken) oder über van der Waalsche Kräfte miteinander verbunden vor. die andere Möglichkeit ist ein großes Molekül- Cluster.

140 Extrazelluläre Matrix (EZM): Wassermoleküle können zusätzlich über H- Brücken an andere Moleküle der Grundsubstanz gebunden sein, z. B. an Kollagen, GAG`s oder PG`s. Stoffe wie Zucker und Harnstoff,, die im Wasser aufgelöst werden, zerstören den homogenen Aufbau des Wassers und werden als Strukturbrecher bezeichnet.

141 Extrazelluläre Matrix (EZM): gelöste Gase wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff dagegen unterstützen den Aufbau des Wassers und werden als Strukturmacher bezeichnet (Heine 1991).

142 (Bild wurde entfernt) Wassermoleküle: einzeln, über Wasserstoffbrücken und zum Molekülcluster verbunden.

143 Extrazelluläre Matrix (EZM): Funktionen des Wassers: Transport und Lösungsmittel - für Ionen, Gase und kleinmolekulare Strukturen - ermöglicht Oxidations - und Reduktions- prozesse

144 Extrazelluläre Matrix (EZM): Wärmepufferfunktion: - sehr wichtig, da Zellen eine konstante Temperatur benötigen - Wasser kann durch seinen molekularen Aufbau sehr gut Wärme puffern und besitzt durch seine stabile Konstruktion einen sehr hohen Siedepunkt (100 C). - es kostet sehr viel Energie die Wasser- temperatur um 1 C zu steigern und es wird sehr viel Energie frei wenn die Wasser- temperatur um 1 C sinkt.

145 Extrazelluläre Matrix (EZM): - dadurch das die Temperatur innerhalb der Zelle immer höher ist als außerhalb, kann die Zelle überschüssige Wärme,, die bei energie- liefernden Prozessen entsteht nach außen abgeben. - der Unterschied zwischen intra und extra- zellulärer Temperatur erzeugt an der Zellmembran und deren Glykokalyx eine Grenzflächentemperatur. - Diese hat Einfluß auf das Wasser innerhalb der Zellmembran und auf die Glykokalyx,, die ihre Konsistenz von flüssig zu kristallin ändern kann.

146 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Kristalline Konsistenz: - Speicherkapazität für Wärme größer, es bleibt mehr Wärme in der Zelle - Flüssige Konsistenz: - Zelle gibt mehr Wärme an das Inter- stitium ab

147 Extrazelluläre Matrix (EZM): - übermittelt Informationen: durch seinen besonderen Aufbau und die Vernetzung der Wassermoleküle besitzt das Wasser zu 50% eine flüssigkristalline Struktur. Mit dieser Struktur kann es Informationen speichern und über den gesamten Körper weiterleiten. Diese Fähigkeit erhält das Wasser durch seine Interaktion mit den Zuckerpolymeren der Grundsubstanz (GAG`s und PG`s).

148 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Auf diese Weise lassen sich bestimmte Veränderungen in unserem Körper verstehen, die als Folge verschiedener Reize stattfinden. - Zu diesen Reizen gehören: - Farbe, Strahlung, elektromagnetische Felder, Erdstrahlen - Neuraltherapie, Akupunktur, Homöopathie

149 Extrazelluläre Matrix (EZM): - mechanische Funktion des Wassers: gibt dem Gewebe das Volumen bildet um und innerhalb der GAG`s und PG`s einen Wassermantel,, so das ein großer Widerstand gegen Verformung und Kompression entsteht.

150 (Bild wurde entfernt) Gebundenes flüssigkristellines Wasser als Wassermantel innerhalb der Proteoglykane.

151 Extrazelluläre Matrix (EZM): Nicht - kollagene Proteine: Vernetzungsproteine: Fibronektin kommt vor in: Kapseln, Bändern, Nerven, Menisken Discus interarticularis, der Bandscheibe Insertions - und Sehnenbereichen Muskel - Sehnen - Übergängen Bindegewebe des Muskelbauchs / der Haut

152 Extrazelluläre Matrix (EZM): Kann von allen Zellen, außer von Tumorzellen gebildet werden. Es kontrolliert u.a. das Wachstum der Zelle. Besteht aus 2 Proteinketten von je nm Länge und 2-3 nm Dicke, die mit Schwefel- brücken miteinander verbunden sind. Innerhalb dieser Ketten gibt es Domänen,, an die sich bestimmte Komponenten des Binde- gewebes binden können. Es kann z.b. die Aktinketten innerhalb der Zelle mit der Zellmembran verbinden, wodurch eine Kontraktion der Zelle möglich wird.

153 Extrazelluläre Matrix (EZM): Laminin in der Basalmembran von: Haut, Nerven, Muskeln und Gefäßen Chondronektin kommt vor in: Knorpel, Bandscheiben, Insertions - und Knorpelbereichen der Sehnen

154 Extrazelluläre Matrix (EZM): Alle Vernetzungsproteine haben die Aufgabe, die verschiedenen Bestandteile der EZM miteinander zu verbinden und zu vernetzen, wie Klebstoff. So entsteht ein stabiles homogenes Netzwerk,, das dem Bindegewebe seine verschiedenen Funktionen ermöglicht.

155 Extrazelluläre Matrix (EZM): - Stellen die Verbindung zur Zellmembran und damit zu intrazellulären Strukturen dar. - Auf diesem Weg können Ladungs- und Spannungsänderungen aus dem extra- zellulären Raum auf die intrazellulären Strukturen übertragen werden und damit deren Aktivität steuern.

156 Extrazelluläre Matrix (EZM): Verbindungsproteine: 42 kd- und 50 kd- Protein: 2 Verbindungsproteine, die sich nur in ihrem Molekulargewicht unterscheiden. Funktion: die verschiedenen PG`s an eine Hyaluronsäurekette binden zu können und so Proteoglykan- aggregate zu bilden.

157 (Bild wurde entfernt) Vernetzung über das Vernetzungsprotein Integrin im Bereich des Discus interarticularis, des Muskel-Sehnen-Übergangs und des Bindegewebes des Muskelbauchs. Verbindungsproteine binden die Proteoglykane an die zentrale Hyaluronsäurekette.

158 Ernährung des Bindegewebes: In einigen Geweben, wie Bandscheiben, Disken, Menisken und Teilen der direkten Insertionen von Bändern und Sehnen am Knochen, gibt es Bereiche,, die durchblutet und innerviert sind, und solche, die es nicht sind. Der Weg, den O 2, Nährstoffe und Abfallprodukte von und zur Zelle zurücklegen, geht von den Kapillaren über die interstitielle Flüssigkeit bis zur Zelle,, um von dort wieder über das Interstitium zum Venen- und Lymphsystem abtransportiert zu werden.

159 Ernährung des Bindegewebes: Dieser Transportweg ist von verschiedenen Komponenten abhängig: Konzentrationsunterschieden zwischen Eiweißen und anderen Molekülen im Gefäß- system und im Interstitium colloid - osmotischer - Druck = COD Blutdruck

160 Ernährung des Bindegewebes: Die Gefäßwände sind semipermeable, d.h. sie sind nur für kleine Moleküle und Wasser durchlässig. Durch bestimmte Botenstoffe kann die Durchlässigkeit der Gefäßwände so stark verändert werden, das aus einer semipermeablen eine permeable Wand wird.

161 Ernährung des Bindegewebes: Auf der arteriellen Seite ist der Blutdruck höher als der COD,, Wasser und Moleküle treten aus dem Gefäßsystem aus und bewegen sich ins Interstitium. Die Moleküle werden über die interstitielle Flüssigkeit zu den Zellen transportiert, die die Moleküle dann aufnehmen und verwerten.

162 Ernährung des Bindegewebes: Von der Zelle produzierte Produkte oder Abfallstoffe, können über das Interstitium zum Venen- und Lymphsystem transportiert werden. Wasser und Moleküle können leicht ins venöse Gefäßsystem aufgenommen werden, weil der Blutdruck dort viel geringer ist als der COD.

163 Ernährung des Bindegewebes: Bei Veränderungen in der Gefäßwand durch Entzündungsmediatoren,, wie z.b. Heparin oder Prostaglandin E 2, kann es vorkommen, das Wasser nicht aus dem Interstitium ins Venen- und Lymphsystem transportiert wird sondern dort im Interstitium eingelagert wird und zu einer Schwellung im Gewebe führt. Man spricht dann von einem Ödem.

164 Ernährung des Bindegewebes: Das Lymphsystem ist auch in der Lage ausgetretene Eiweiße aufzunehmen. Das ist sehr wichtig, um den COD zwischen Interstitium und Gefäßsystem zu gewährleisten.

165 Ernährung des Bindegewebes: Diffusion: Passiver Transport ungeladener Teilchen aufgrund eines räumlichen Konzentra- tionsgefälles von einer Stelle höherer Konzentration zu einer Stelle niedriger Konzentration,, bis zum Konzentrationsausgleich. Verursacht durch die Brown-Molekular Molekular- bewegung.

166 Ernährung des Bindegewebes: - Die Diffusion ist abhängig von: Temperatur Konzentrationsunterschied Diffusionsoberfläche Größe der Teilchen Viskosität des Gewebes

167 Ernährung des Bindegewebes: Osmose: Bei der Osmose handelt es sich um Diffusion durch eine semipermeable Wand. Die Membran läßt manche Teilchen durch und andere nicht.

168 (Bild wurde entfernt) 1. Permeable Membran als Voraussetzung für die Diffusion 2. Semipermeable Membran als Voraussetzung eines Osmoseprozesses 3. Teilchen diffundieren durch die permeable Membran vom Ort höherer Konzentration zum Ort niedrigerer Konzentration 4. Nur kleinere Teilchen können die semipermeable Membran passieren

169 Ernährung des Bindegewebes: Permeabilität der Membranen ist abhängig von der Glykokalyx: In Geweben, die nicht durchblutet werden, treten Nährstoffe und O 2 aus den in der Nähe liegenden Gefäßen aus. Diese Stoffe dringen über Diffusion und Osmose in die nicht durchbluteten Gewebe ein und bewegen sich durch das Interstitium zur Zelle.

170 Ernährung des Bindegewebes: Die Bedingungen für das Ein und Ausströmen durch die Gefäßwand sind durch die Endothelzellen der Zellmembran festgelegt. Sie hängen vor allem von der Glykokalyx ab,, einer negativ geladenen Zuckerschicht an der Zellmembran. Die Ladung der Zuckerschicht wird von Polypeptiden und Neurotransmittern beeinflußt.

171 Ernährung des Bindegewebes: Diese haben auch Einfluß auf die Synthese- aktivität der Zellen und die Freisetzung von Adrenalin, Noradrenalin und Azetylcholin. Die Neurotransmitter werden von vegetativen Nervenfasern freigesetzt, welche blind im Bindegewebe enden, und über die Grundsubstanz zu den Zellen gelangen.

172 Ernährung des Bindegewebes: Dadurch das sich die Mastzellen und vegetative Fasern gegenseitig beeinflussen, wird über die Freisetzung von Neuropep- tiden und Histamin die Durchblutung der Gewebe reguliert: z.b. Substanz P: stimuliert Mastzellen zur Freisetzung von Histamin und Heparin stimuliert Lymphozyten zur Freisetzung von IgM