1. Baumaterial

1.1 Knochenzellen

Vorläuferzellen
liegen in der Nähe von äußerer und innerer Knorpeloberfläche sowie in den Havers-Kanälen. Sie können sich zu Osteoblasten umwandeln und zeitlebens bei Knochenbrüchen aktiviert werden.

Osteoblasten
synthetisieren die organischen Bestandteile der Knochengrundsubstanz (Kollagen, Proteogylcane, Glycoproteine). Sie liegen epithelähnlich einshichtig iso- bis hochprismatisch (–› Synthesephase) bzw. flach (–› abnehmende Aktivität) an der Oberfläche von Knochenbälkchen. In der Synthesephase sind sie logischerweise basophil und PAS-positiv. Syntheseprodukte werden nur an die mit der Knochengrundsubstanz in Berührung stehende Fläche abgegeben (= Polarisation). Diese noch nicht verkalkte Grundsubstanz heißt Osteoid.

Osteozyten
nennt man Osteoblasten, die ringsherum von Knochengrundsubstanz umgeben sind (meist in verkalkter Grungsubstanz und in Schichten angeordnet). Sie stehen durch Gap junctions miteinander in Verbindung.
 

Osteoklasten sind große, stark verzweigte, bewegliche Zellen (stammen von Monozytenvorläuferzellen ab und gehören zum Phagozytosesystem). erheblich vergrößerter azidophiler (=eosinophiler) Zelleib 50 oder mehr Kerne Sie sind in der Lage, Knochensubstanz abzubauen. Ihre Fraßspur heißt Howshipsche Lakune. Ein Osteoklast baut die Knochensubstanz ab, die 100-150 Osteoblasten in der gleichen Zeit aufbauen. Steuerung und Aktivierung erfolgt über Hormone:

Vitamin D₃ erhöht Ca⁺⁺ im Blut (–› Knochenabbau bei Calciummangel), Parathormon (Nebenschilddrüse!) aktiviert Osteoklasten (–› Knochenabbau –› Ca⁺⁺ erhöht sich im Blut), Calcitonin hemmt Osteoklasten (gegenteiliger Effekt).
 
 

1.2 Intercellularsubstanzen

Besteht zu 50% aus Mineralien (Phosphat, Calcium, ...), zu 25% aus organischen Verbiondungen (Kollagenfasern!) und zu 25% aus Hydratationswasser.
 

2. Knochenarten

2.1 Geflechtknochen

Bei jeder Knochenneubildung wird dieses Stadium durchlaufen. Er enthält einen zufälligen, orientierungslosen Verlauf an teils groben, teils feinen Kollagenfaserbündels, Lamellen fehlen. Der Osteozytenbestand ist höher, der Mineraliengehalt niedriger aus bei Lamellenknochen. In der Regel wird er aus mechanisch-belastbaren Gründen in Lamellenknochen umgebaut.
 

2.2 Lamellenknochen
 

Für den Erwachsenen typisch. Sie enthalten ein feines Netz von Kollagenfasern (in dem es eine Hauptfaserrichtung gibt) sowie Osteozyten, die in den Lamellen sowie an ihren Grenzen liegen: Sie befinden sich in abgeflachten Knochenhöhlen, von denen radiär Knochenkanälchen (V) für Osteozytenfortsätze ausgehen. Diese Volkmann-Kanälchen (V) stehen miteinander in Verbindung und bekommen Anschluß an den Zentralkanal (Z), welcher Blutgefäße, Nerven und Bindegewebe enthält. Von hier erfolgt die Ernährung. Schaltlamellen sind reste einer früheren Osteonengeneration und haben keinen direkten Gefäßanschluß mehr. Dahingegen begrenzen Generallamellen den Knochen: Die äußeren Generallamellen liegen unter dem Periost, die inneren zur Knochenhöhle hin.

3. Periost und Endost

Äußere und innere Knochenoberfläche werden von Bindegewebe bedeckt, Periost (außen) und Endost (innen). Beide haben die Fähigkeit, Knochen neu zu bilden. Fehlen sie, wird der Knochen durch Osteoklasten wieder abgebaut. Im Periost kommen neben zahlreichen (sensorischen!) Nerven und Gefäßen auch Fibroblasten und Vorläuferzellen vor.
Bei Knochenbrüchen geht die Knochenneubildung vom Periost und Endost aus.  Zunächst kommt es an der Bruchstelle zum Bluterguß, dann bauen Makrophagen das an der Bruchstelle zugrunde gegangene Gewebe ab. Anschließend kommt es zu Knorpelbildung und dann zu enchondraler (s. u. 4.2.2), aber auch zu desmaler (s. u. 4.1) Ossifikation.
 

4. Knochenentwicklung

4.1 Desmale Ossifikation

Direkte Knochenentwicklung, häufigste Art der Knochenentwicklung. Seltenst jedoch entstehen ganze Knochen durch desmale Ossifikation allein (nur z. B. einige Teile der Schädelknochen). Desmale Ossifikation läßt am Schaft aller Röhrenknochen eine Knochenmanschette entstehen: Sie beginnt mit der Verdichtung einiger Mesenchymzellen. Das Wachstum angelegter Knochen erfolgt apositionell, d. h. an der einen (äußeren) Oberfläche wird neuer Knochen gebildet, an der anderen (inneren) wird er abgebaut.
 

4.2 Chondrale Ossifikation

4.2.1 Perichondrale Ossifikation
Knochenneubildung geht vom Perichondrium aus und wird vom Periost weitergeführt (also ein Vorgang, der von außen für außen stattfindet –› es wird quasi der Rahmen abgesteckt, das ist der entscheidende Unterschied zu 4.2.2). Der hyaline Knorpel entwickelt sich über Säulenknorpel (Hypertrophie der Chondrozyten durch Ernährungsmangel und Vergrößerung der Knorpelhöhlen) zu Blasenknorpel (fast Ø Intercellularsubstanz mehr vorhanden), der von Chondroklasten abgebaut wird.
Osteoklasten fressen Löcher in die Oberfläche dieser gebildeten perichondralen Knochenmanschette, Löcher, in die Blutgefäße und Mesenchymzellen aus dem Periost einwachsen. Durch verschiedene Umbauvorgänge umschließt der Knochenschaft einen weitgehend knochen- und knorpelfreien Raum, die primäre Markhöle, den Blutgefäße und Mesenchymzellen, die zu Stammzellen verschiedenster Art werden, ausfüllen. Ab dem 5. Embryonalmonat ist der blutbildende Stammzellentyp vorherrschend, ab diesem Zeitpunkt spricht man von sekundärer Markhöle.

4.2.2 Enchondrale Ossifikation
Der Knorpel des Knochenmodells wird abgebaut und durch Geflechtknochen ersetzt (Vorgang, der innen stattfindet, Unterschied zu 4.2.1). Dieser Vorgang beginnt von innen an der perichondralen Knochenmanschette. Solange der Knochen wächst, bleiben die Epiphysenfugen vorhanden. Man unterscheidet die Reservezone (in der deutlich hyaliner Knorpel vorliegt) von der Poliferationszone (in der der hyaline Knorpel als Säulenknorpel vorliegt und weniger Intercellularsubstanz vorhanden ist). In der Resorptionszone liegt der Knorpel aufgrund von Nahrungsmangel als Blasenknorpel vor (siehe 4.2.1). In der Verknöcherungszone gehen die Knorpelzellen zugrunde, die Knorpelhölen werden durch Chondroklasten eröffnet (–› "Eröffnungszone"), Einwachsen von Blutkapillaren und undifferenzierten Zellen, die sich zum Osteoblasten differenzieren und dann Knochengrundsubstanz bilden. Verkalkter Knorpel ist basophil, Knochengewebe azidophil (=eosinophil).