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Paper of the month der Anatomischen Gesellschaft: Unterschiede in der Mineralisierung der Kehlkopfknorpel


Im Laufe des Alterns verknöchern einige Knorpel des Menschen. Verantwortlich dafür ist ein Vorgang, der sich Mineralisation nennt – oder einfacher ausgedrückt: Verkalkung. Auch bei Tieren findet dieser Vorgang statt, jedoch mit anderen Auswirkungen.

Diese Vorgänge hat eine Arbeitsgruppe um apl. Prof. Dr. Dr. Horst Claassen vom Institut für Anatomie und Zellbiologie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg in einem Vergleich der Kehlkopfknorpel von Menschen, Schweinen und Rindern untersucht und zwei Wege der der Knorpelmineralisation gefunden. Um es vorweg zu nehmen: Nur beim Menschen trete die Verknöcherung der Kehlkopfknorpel auf. Und nur beim Schwein und dort nur im Schildknorpel des Kehlkopfes trete der zweite Weg der Knorpelmineralisierung auf.

Die zugehörige Publikation „Different Patterns of Cartilage Mineralization Analyzed by Comparison of Human, Porcine, and Bovine Laryngeal Cartilages“ ist nun zum Paper of the month der Anatomischen Gesellschaft gewählt worden. Zuerst veröffentlicht wurde die Arbeit im "Journal of Histochemistry & Cytochemistry“. Quintessenz: Während beim Menschen die Kehlkopfknorpel mit steigendem Alter unter vorgeschalteter Knorpelmineralisation verknöchern, passiert dies bei Schweinen und Rindern kaum, obwohl bei den genannten Lebewesen die Korpelmineralisation stattfindet. Bei den Tieren baue sich kein Knochen auf, sondern der Knorpel bleibe in seiner mineralisierten Konsistenz bestehen.

Verglichen wurde dabei mit den bekannten Prozessen in Wachstumsfugen. Dort erkennt man mit Hilfe der Transmissions-Elektronen-Mikroskopie bestimmte Knorpelzellen, die hypertrophen, das heißt besonders gereifte, Chondrozyten, die für die Mineralisierung verantwortlich sind. Diese Zellen sind auch im Schildknorpel nachgewiesen worden, ihre Aufgabe ist die Synthese von Matrixvesikeln. Im Rahmen des ersten Weges reifen In diesen Vesikeln Apatitkristalle heran, deren Ablagerung initial zur Knorpelmineralisation führt (linkes Bild). Nur im Schildknorpel werden sogenannte Kollagenfibrillen als Leitschienen für den zweiten Weg der Knorpelmineralisation, der mehr einer Reifung mineralisierter Knorpelareale dient (rechtes Bild), benutzt.

„Aufgrund der Kalkeinlagerungen versteift ein Knorpel. Manche verknöchern zusätzlich. Das passiert nicht nur im Kehlkopf“, sagt apl. Prof. Claassen. Bei den langen Knochen in Armen und Beinen sei dieser Prozess ein wichtiger Bestandteil des Längenwachstums bis etwa ins 20. Lebensjahr hinein. Doch auch bei Arthrose im Knie- und Hüftgelenk spiele diese Mineralisierung eine wichtige Rolle, ebenso wie in der Verkalkung von Arterien und Organen.

Bei den Rippen- und Kehlkopfknorpeln bliebe das Knorpelgewebe zunächst hyalinknorpelig, das heißt transparent und druckelastisch. Es mineralisiere dann jedoch im Laufe der Jahre bis ins hohe Alter hinein. Wegen dieses verzögert ablaufenden Prozesses eignen sich die Kehlkopfknorpel modellhaft für die Analyse der Mineralisation und Verknöcherung, heißt es in der Zusammenfassung des Papers of the month.

„Beim Kehlkopfskelett trägt die Mineralisation des Knorpels neben anderen Parametern zur Alterung der Stimme bei. Interessant ist, dass der Schildknorpel als größter Knorpel des Kehlkopfskeletts bei Schweinen und Rindern nur mineralisiert, aber kaum verknöchert. Beim Menschen hingegen tritt im Altersverlauf, überwiegend bei Männern und weniger bei Frauen, eine fast vollständige Verknöcherung des Schildknorpels auf. Da die Stimmlippen ihren Ursprung am Schildknorpel nehmen, kann die altersabhängige Verknöcherung vor allem die männliche Stimme in Mitleidenschaft ziehen“, erläutert Claassen.

Dies könne eine Erklärung dafür sein, dass man Frauen das Alter oft nicht so sehr anhöre wie Männern. Darüber hinaus können beispielsweise Kammersänger ab dem 40. bis 50. Lebensjahr von einer Verminderung der Stimmqualität und des Klangvolumens betroffen sein. „Es handelt sich dabei beim Menschen aber um einen völlig normalen Vorgang am Kehlkopf im Zuge des Alterns, der nicht als pathologisch zu betrachten ist“, sagt Claassen. Anders sehe das natürlich für Arthrosen oder Organ- und Gefäßverkalkungen aus.

Die Publikation ist hier zu finden: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=10.1369%2F0022155417703025
(DOI: 10.1369/0022155417703025)