Das Knochenmark - Aufbau, Funktion und mögliche Erkrankungen
Vom Knochenmark werden die Hohlräume der Knochen gefüllt. Darüber hinaus dient es zur Bildung der Blutzellen.
Beim Knochenmark (Medium ossium) handelt es sich um spezielles Binde- und Stammzellgewebe, das die Hohlräume der Knochen ausfüllt. Es ist das bedeutendste blutbildende Organ. So entstehen in ihm fast alle Blutzellarten des menschlichen Körpers.
Anatomie
Zu finden ist das Knochenmark in den Markräumen fast aller Knochen. Dies gilt besonders für
- die langen Röhrenknochen
- die Rippen
- das Brustbein sowie
- die platten Knochen des Schädeldaches.
Der Anteil des Knochenmarks am menschlichen Körpergewicht beträgt knapp 5 Prozent. Im Durchschnitt verfügt ein erwachsener Mensch über etwa 2.600 Gramm Knochenmark. Rund 50 Prozent der Masse besteht aus rotem Knochenmark, während sich der Rest vorwiegend aus gelbem Knochenmark bzw. Fettmark zusammensetzt.
Eine Variante des gelben Knochenmarks stellt das weiße Knochenmark dar. Das Knochenmark enthält rund 10 Prozent des im Körper befindlichen Blutes. Lymphgefäße sind im Knochenmark nicht vorhanden.
Rotes Knochenmark
Das rote Knochenmark (Medulla ossium rubra) enthält Stammzellen und Precursorzellen von
- Granulozyten
- Erythrozyten
- Thrombozyten und
- Monozyten,
die sich im retikulären Bindegewebe befinden. Von den fibroblastischen Retikulumzellen werden retikuläre Fasern sowie Wachstumsfaktoren gebildet, die Einfluss auf die Blutzellbildung haben. Sie verfügen über die Eigenschaft Fett einzulagern, wodurch sie den Adipozyten des Bindegewebes ähneln.
Ebenfalls im roten Knochenmark befinden sich mesenchymale Stammzellen. Diese sind in der Lage, sich zu Bindegewebe und Muskelzellen zu differenzieren.
Im Grundgewebe des Knochenmarks gibt es eine Vielzahl an dünnwandigen Blutgefäßen. Diese bezeichnet man auch als Knochenmarksinus. Gemeint sind damit Blutkapillaren, die ein sehr weites Lumen haben. Die Wand der Sinusoide bildet ein zartes Endothel.
Wandern die ausgereiften Blutzellen in das Lumen der Sinusoide aus, werden vom Endothel vorbeigehende Durchtrittsstellen gebildet. Diese nennt man Migrationssporen.
Vorkommen
Das rote Knochenmark kommt bei erwachsenen Menschen in erster Linie in kurzen und platten Knochen vor. Dazu gehören unter anderem
- die Wirbelkörper
- die Rippen
- das Brustbein und
- das Darmbein.
Bei Babys ist das rote Knochenmark dagegen in sämtlichen Knochen zu finden. Im Laufe des Lebens wird das rote Knochenmark immer mehr durch das gelbe Knochenmark ersetzt.
Gelbes Knochenmark
Das gelbe Knochenmark (Medulla ossium flava) bezeichnet man auch als Fettmark. Zu finden ist es vor allem in den Diaphysen der Röhrenknochen. Die gelbe Färbung entsteht durch die Retikulumzellen, in die sich größere Fettmengen einlagern.
Weil das gelbe Knochenmark nicht mehr über pluripotente Stammzellen verfügt, hat es keinen Anteil an der Blutbildung. Nach größeren Blutverlusten kann gelbes Knochenmark von rotem Knochenmark verdrängt werden.
Weißes Knochenmark
Das weiße Knochenmark wird auch gallertartiges Knochenmark genannt. Es stellt eine Variante des gelben Knochenmarks dar. Dabei ersetzt Wasser die Fetteinlagerungen des gelben Knochenmarks, was zu einem gallertartigen Aussehen führt.
Eine Umwandlung zu rotem Knochenmark ist nicht möglich. Weißes Knochenmark gilt als degenerierte Knochenmarkform. Zu seiner Entstehung kommt es vor allem bei schwerkranken oder alten Menschen.
Die Blutbildung im Knochenmark (Hämatopoese)
Bei der Hämatopoese handelt es sich um den Prozess der Blutbildung. Dieser Vorgang findet größtenteils im Knochenmark statt und stellt die Versorgung des Organismus mit Blutzellen sicher. Im Rahmen der Hämatopoese bilden sich durch Zellteilungen und Differenzierungen aus Stammzellen reife Blutzellen wie beispielsweise Erythrozyten (rote Blutkörperchen).
Als Ursprung sämtlicher Blutzellen vermuten Wissenschaftler eine einzige Stammzelle, die man als Hämatozyblast bezeichnet. Diese Stammzelle teilt sich, wodurch zwei neue Zellen entstehen.
Dabei handelt es sich um einen weiteren Hämatozyblasten sowie eine Vorläuferzelle. Letztere bildet den Auftakt mehrerer Entwicklungsreihen wie der
- Erythropoese
- der Granulopoese
- der Monozytopoese
- der Lymphopoese und
- der Thrombozytopoese.
An deren Ende stehen die unterschiedlichen Blutzellarten. Welche Faktoren die verschiedenen Formen herbeiführen, ließ sich bislang nicht klären. Sicher ist jedoch, dass Poetine, eine Wirkstoffgruppe, Anteil daran haben.
Erythropoese
Unter der Erythropoese versteht man die Entstehung von reifen Erythrozyten, die aus hämatopoetischen Stammzellen des Knochenmarks hervorgehen. Bildet sich aus dem Teilungsvorgang der hämatopoetischen Stammzelle ein Proerythroblast, führt dies zur Produktion von weiteren Erythrozyten.
Während der Erythropoese wird aus dem Proerythroblasten zunächst ein Erythroblast bzw. Makroblast, aus dem dann ein Normoblast hervorgeht, der seinen Zellkern abstößt. Nach 4 - 5 Tagen ist schließlich ein Retikulozyt entstanden, in dem sich noch Reste der RNA befinden.
Obwohl die Retikulozyten lediglich die letzte Vorstufe zum Blutkörperchen sind, schaffen es etwa 0,8 Prozent von ihnen in die Blutbahn. Spätestens nach zwei Tagen sind auch die letzten RNA-Überreste verschwunden. Das rote Blutkörperchen ist nun ausgereift und kann in die Blutbahn abgegeben werden.
Aus einem Proerythroblasten entstehen aus vier bis fünf Teilungen 16 - 32 Erythrozyten. In der Regel handelt es sich bei 10 - 15 Prozent aller Erythrozyten um Fehlbildungen, die zugrunde gehen.
Granulopoese
Im Rahmen der Granulopoese werden Granulozyten, die zu den weißen Blutkörperchen (Leukozyten) zählen, gebildet. Zu ihrer Entstehung kommt es, wenn aus einer Vorläuferzelle ein Myeloblast hervorgeht. Dieser entwickelt sich dann zu einem Promyelozyten weiter.
Es wird vermutet, dass neben den Granulozyten auch die Monozyten von dieser Stufe abstammen. Bis zur Weiterentwicklung eines Promyelozyten dauert es etwa 4 - 7 Tage.
Weitere 4 - 6 Tage vergehen bis zum reifen Endstadium des Granulozyten. Aus jedem Promyelozyten gehen 16 reife Granulozyten hervor.
Wird ein Promyelozyt geteilt, hat dies die erste Form der Granulozyten zur Folge, die allerdings noch unreif ist. In dieser Phase verfügen die Granulozyten noch über einen unsegmentierten Zellkern.
Im weiteren Verlauf wird der Zellkern in Segmente geteilt, unter denen aber eine Verbindung besteht. Das heißt, dass der Zellkern ungeteilt bleibt. Nach dem Abschluss der Segmentierung ist der Granulozyt reif und kann in die Blutbahn abgegeben werden.
Monozytopoese
Ein weiterer Teil der Hämatopoese ist die Monozytopoese. Dabei kommt es zur zellulären Entwicklung der Monozyten, die zur Klasse der Leukozyten zählen. Die Monozyten stammen ebenso wie die Granulozyten von den Promyelozyten ab.
Ohne zu reifen, werden sie aus dem Knochenmark abgegeben. Allerdings verfügen sie über die Fähigkeit, sich in anderen Körperregionen in andere Zellarten umzuwandeln.
Lymphopoese
Während der Lymphopoese kommt es zum Entstehen und Reifen von Lymphozyten. Auch sie bilden eine Untergruppe der Leukozyten.
Ihre Entstehung erfolgt aus Lymphoblasten. So bilden sich aus den Lymphoblasten Pro-T-Lymphozyten.
Diese durchlaufen das Knochenmark in einem undifferenzierten Zustand. Nachdem sich die Pro-T-Lymphozyten im Thymus angesiedelt haben, findet dort ihre Weiterentwicklung zu T-Lymphozyten statt. Vom Thymus wandern sie nach ihrer immunologischen Prägung weiter zu den sekundären lymphatischen Organen.
Darüber hinaus kommt es aber auch zur Bildung von Pro-B-Lymphozyten. Diese reifen im Knochenmark heran und besiedeln als B-Lymphozyten lymphatische Organe wie zum Beispiel
- die Lymphknoten
- die Mandeln und
- die Milz.
Thrombozytopoese
Bei der Thrombozytopoese werden Thrombozyten (Blutplättchen) gebildet. Sie entstehen im Knochenmark durch Zytoplasma-Abschnürungen von Megakaryozyten.
Dabei kommt es zur Vereinigung der Trennwände des Plasmalemmas zu trennenden Spalten und Wänden. Auf diese Weise umhüllt eine Membran den sich bildenden Thrombozyten, was schließlich dessen Abschnürung zur Folge hat.
Mögliche Erkrankungen des Knochenmarks
Auch das Knochenmark bleibt von Erkrankungen nicht verschont. Typische Erkrankungen, die das Knochenmark betreffen, sind unter anderem
- Leukämie
- das Knochenmarködem
- Osteomyelitis sowie
- das myelodysplastische Syndrom.
Doch auch bestimmte Medikamente können das Knochenmark schädigen.
Leukämie
Leukämie wird auch als Blutkrebs bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine Erkrankung des blutbildenden Systems.
Ursachen
Als Ursache für die Krankheit gilt eine Fehlfunktion von bestimmten Genen. Diese wirken sich negativ auf den Reifeprozess der Leukozyten aus.
So bilden sich im Knochenmark anstelle von ausgereiften Leukozyten unreife Zellen, die nicht funktionsfähig sind. Das bedeutet, dass sie nicht in der Lage sind, Krankheitserreger abzuwehren.
Darüber hinaus haben die entarteten Leukozyten die Eigenschaft, sich unkontrolliert zu vermehren, wodurch die gesunden weißen Blutkörperchen immer mehr verdrängt werden. Infolgedessen leiden die Patienten zunehmend unter
Im Unterschied zu anderen Krebsarten ist der ganze Körper von Anfang an von der Krankheit betroffen.
Formen
Man unterscheidet zwischen verschiedenen Formen der Leukämie wie der lymphatischen Leukämie und der myeloischen Leukämie. Die myeloische Leukämie betrifft bestimmte Stammzellen innerhalb des Knochenmarks. Im Normalfall entwickeln sich diese im Rahmen der Hämatopoese zu Granulozyten oder weiteren Blutbestandteilen.
Die myeloische Leukämie kann sowohl akut als auch chronisch verlaufen. Besonders betroffen von dieser Blutkrebserkrankung sind Menschen im mittleren Alter.
So tritt sie vorwiegend zwischen dem 50. und dem 60. Lebensjahr auf. Männer sind häufiger von der myeloischen Leukämie betroffen als Frauen.
Behandlung
Die Behandlung der chronischen myeloischen Leukämie (CML) erfolgt in der Regel durch die Gabe des Tyrosinkinasehemmers Imatinib, der bei den meisten Patienten wirksam ist. Alternativ können auch eine Chemotherapie oder eine Behandlung mit Interferon-alpha erfolgen.
Bei der akuten myeloischen Leukämie (AML) kommt zumeist eine Chemotherapie zur Anwendung. Aber auch eine Stammzellentransplantation oder eine Knochenmarktransplantation sind möglich.
Knochenmarködem
Ein Knochenmarködem bezeichnen Mediziner auch als Knochenmarködem-Syndrom (KMÖS). Gemeint ist damit eine schmerzhafte Erkrankung des Oberschenkelknorrens oberhalb des Kniegelenks. Die Ursache dieser Krankheit ist bislang unklar.
In den USA bezeichnet man das Knochenmarködem auch als Transiente Osteoporose oder transitorische Osteoporose. Dabei handelt es sich um eine zeitlich begrenzte Variante des Knochenmarködems.
Symptome und Behandlung
Ein typisches Symptom dieser Erkrankung sind
- plötzlich einsetzende Schmerzen im Kniegelenk oder Hüftgelenk.
Besonders häufig zeigt sich die transiente Osteoporose bei Männern mittleren Alters.
Behandelt wird ein Knochenmarködem durch
- Entlastung
- die Gabe von Schmerzmitteln und
- krankengymnastische Übungen.
Die Dauer der Erkrankung kann zwischen 4 Wochen und 6 Monaten betragen.
Osteomyelitis
Als Osteomyelitis wird eine infektiöse Entzündung des Knochenmarks bezeichnet. Verursacht wird sie in den meisten Fällen durch offene Knochenfrakturen oder chirurgische Eingriffe am Skelett. Dabei kommt es zu einer Einschleppung von Bakterien wie zum Beispiel Staphylococcus aureus oder A-Streptokokken.
Symptome und Behandlung
Bemerkbar macht sich eine Knochenmarkentzündung durch
- starke Glieder- und Gelenkschmerzen
- das Anschwellen des betroffenen Körperteils sowie
- Überwärmung.
Um die Osteomyelitis wirksam zu behandeln, ist es erforderlich, die Bakterien, die die Infektion auslösen, zu beseitigen. Dazu kann eine Operation erfolgen, bei der man den Infektionsherd mit Antibiotika spült oder mit Einlagen versorgt.
Außerdem wird die betroffene Körperstelle ruhiggestellt. In schweren Fällen müssen auch Anteile des Knochens entfernt werden.
Myelodysplastisches Syndrom
Der Begriff "myelodsysplastisches Syndrom (MDS)" umfasst verschiedene Knochenmarkerkrankungen. Dabei kommt es zu krankhaften Veränderungen der Knochenmarkzellen (Blasten), wodurch nicht mehr genügend funktionsfähige Blutzellen hergestellt werden können.
Besonders betroffen vom myelodysplastischen Syndrom sind ältere Menschen über 60 Jahren. Bei rund 50 Prozent aller Patienten liegt eine Entartung des Stammzellenerbgutes vor. Begünstigt werden kann eine solche Entartung durch Strahlen oder bestimmte Chemotherapeutika.
Symtome
Bemerkbar macht sich ein myelodysplastisches Syndrom vor allem durch Blutarmut. Diese wiederum hat Beschwerden wie
- Konzentrationsschwäche
- Kurzatmigkeit
- Müdigkeit
- Leistungsschwäche
- Schwindelgefühle
- Blässe und
- Herzrasen
zur Folge. Darüber hinaus leiden die Patienten vermehrt unter fieberhaften Infektionen und Blutergüssen.
Behandlung
Bei manchen Menschen zeigen sich aber auch gar keine Beschwerden. In solchen Fällen beschränkt sich die Behandlung auf Beobachtung, da eine intensive Therapie unter Umständen mehr Schaden als Nutzen bringen kann.
Ist eine Behandlung erforderlich, lässt sich fehlendes Blut durch Bluttransfusionen ersetzen. Eine Alternative ist der Einsatz von Wachstumsfaktoren wie körpereigenen Hormonen. Des Weiteren können Medikamente verabreicht werden, die das Immunsystem beeinflussen.
Schädigungen des Knochenmarks durch Medikamente
Auch bestimmte Medikamente können das Knochenmark in Mitleidenschaft ziehen. Dazu gehören vor allem Zytostatika wie zum Beispiel
- Busulfan
- Chlorambucil
- Ifosfamid
- Carmustin
- Imatinib
- Cisplatin
- Teniposid und
- Vindesin.
Ebenfalls schädigende Auswirkungen haben Arzneistoffe wie
- Pyrazinamid
- Clozapin
- Chloramphenicol
- Hydantoin und
- Biguanide.