Die extrazelluläre Matrix im Knorpel wird von den Chondrozyten hergestellt. Die Chondrozyten besitzen in ihrem Zytoplasmaauffallend viel Glykogen zur anäroben Energiegewinnung. Die reifen Chondrozyten teilen sich nicht mehr, sondern sind verantwortlich für den Umsatz der Matrix, der zwar langsam, aber stetig verläuft.
Anteile der EZM
Die Kollagenfibrillen bestehen vor allem aus Kollagen Typ II (Ausnahme Faserknorpel) mit wichtigen Anteilen von Kollagen Typ IX und XI. Ausser im Gelenkknorpel sind sie dünn und zeigen kaum Querstreifung. Sie lagern sich auch nicht zu dickeren Fasern zusammen. Ihr Verlauf lässt sich aber im Polarisationsmikroskop erkennen.
Der Proteoglykananteil (PG) besteht vorwiegend aus Aggrecan. Dies aggregiert mit Hyaluronsäuremolekülen zu riesigen PG-Aggregaten, wobei die Kollagenfibrillen darin vernetzt sind.
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Typ II Kollagen in hyalinem und elastischen Knorpel.
Typ I Kollagen in Faserknorpel.
Abb. 9 - Produktion der extrazellulären Matrix des Knorpels
Legende
Abb. 9 Die Komponenten für die Knorpelbildung werden im Chondroblasten/ -zyten produziert.
Die Komponenten für die Knorpelbildung gelangen durch Sekretion in den extrazellulären Raum.
Sie lagern sich dank intermolekularer Affinität zu einem geordneten System.
1.
rER
5.
Aggrecan-Monomer
2.
Golgi-Apparat
6.
Enzyme
3.
Hyaluronsäure
7.
Kollagen II und XI
4.
Verbindungsprotein
8.
Kollagen IX
Funktion der Knorpelmatrix Die Proteoglykane stossen sich dank ihrer negativen Ladung ab. Sie werden aber durch die zugfesten Kollagenfibrillen unter Spannung zusammengehalten. In der Knorpelmatrix nehmen die PG nur 1/5 des von ihnen geforderten Raumes ein und wirken so wie Sprungfedern. Der Knorpel erhält so Festigkeit. Die Druckelastizität kommt daher zustande, dass die PG zwar eine weitere Kompression zulassen, aber sich nachher sofort wieder ausdehnen und dabei das ausgepresste Wasser wieder anziehen.
Die Funktionstüchtigkeit des Knorpels hängt somit a) von der quantitativen und qualitativen Zusammensetzung der PG und ihrer GAG-Ketten und b) von dem geordneten Gefüge der Kollagenfibrillen ab. Beides kann mit zunehmendem Alter insuffizient werden und sich degenerativ verändern. Im Falle des Gelenkknorpels führt dies zu Arthrosen, weil dieser ja auch kein Perichondrium besitzt für die Erneuerung der Knorpeloberfläche.