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Das Knochenmark: Ort der Blutbildung

Knochenmark StrukturDas Knochenmark ist ein Binde- und Stammzellgewebe, welches in verschiedenen Knochen die Hohlräume ausfüllt und außerdem für die Bildung von den meisten Arten der Blutzellen verantwortlich ist. Bei den Neugeborenen befindet sich ein blutbildendes Knochenmark fast in allen Knochen. Bei den Erwachsenen bildet sich das Blut nur in größeren Knochen wie z. B. Beckenknochen, Oberschenkelknochen, Oberarmknochen, Schlüsselbeinknochen und im Schädelknochen. Insgesamt macht bei einer erwachsenen Person das Knochenmark ungefähr 4 bis 5 Prozent des Gesamtkörpergewichts aus.

Wichtiges zur Blutbildung
Das Knochenmark ist ein hierarchisch organisiertes Organ. Pluripotente Stammzellen sind die Vorläufer aller Zellen, die im Knochenmark gebildet werden und letztlich im Blut vorkommen. Stammzellen werden zu Progenitorzellen, diese werden zu differenzierten Blutzellen. Zytokine regulieren die Reifung und Teilung von Stammzellen.

Die Hämatopoese ist beim Erwachsenen im Knochenmark angesiedelt. Durch die Knochenmark-Blut-Schranke können nur bestimmte Zellen das Knochenmark verlassen. Das hierarchische System der Hämatopoese enthält pluripotente hämatopoetische Stammzellen, welche sich durch Teilung vermehren und in alle hämatopoetischen Linien (z. B. ErythrozytenThrombozytenLeukozyten) differenzieren können. Dabei wird das Prinzip der Selbsterneuerung verfolgt: Teilen sich Stammzellen, lassen sie neben den sich weiter differenzierenden Progenitorzellen immer Stammzellen zurück, sodass dieser Zellpool nicht verarmen kann.

Die Differenzierung hämatopoietischer Stammzellen zu reifen Blutzellen unterliegt einer strikten Kontrolle, welche vorwiegend durch Zytokine gesteuert wird. Neben Zytokinen spielen bei der Profileration/Differenzierung der hämatopoetischen Zellen auch lokale Gewebestoffe sowie die Nähe zu Bindegewebszellen (Stromazellen) eine Rolle.

Übersicht über wichtige hämatopoetisch wirksame Zytokine des Menschen

NameHerkunft WirkungMedikament
ErythropoetinLeber, Niere Stimulation der ErythropoeseErypo, EPO
G-CSFMonozyten, Granulo-
zyten, Stromazellen
Aktivierung von Granulozyten, Stamm-
zellmobilisierung
Neupogen, Granucyte
GM-CSFMonozyten, T-Zellen Aktivierung von Granulozyten, Monozyten, antigenpräsentierenden Zellen
M-CSFMonozyten Aktivierung von Monozyten
IL-2T-Zellen Aktivierung von T-ZellenProleukin
IFN-αStromazellen, T-Zel-
len, Fibroblasten
Stimulation der Antigenpräsentation, Aktivierung von T- und B-ZellenIntron, Roferon
IFN-yT-Zellen, MakrophagenInduktion einer TH1-Antwort Imukin

Der Aufbau und die Funktion

Mit feinen Knochenbälkchen durchgezogen, sehen die Markhöhlen im Inneren aus. Das schwammartige Aussehen brachte den Knochen die Bezeichnung „Schwammknochen“ oder auf Latein „Spongiosa“ ein. Das eigentliche Knochenmark befindet sich in den Hohlräumen der Knochenbälkchen. Anschließend gelangen die Blutzellen aus dem Knochenmark durch Gefäße, die an jedes Knochenmark angeschlossen sind. Außerdem ermöglichen die Blutgefäße außer dem Transport von fertigen Blutzellen in die Blutbahn, dass das Bindegewebe mit Nährstoffen versorgt wird. Das Knochenmark verfügt über keine Lymphgefäße, wie das bei den anderen Gewebearten der Fall ist. Die eigentliche Aufgabe von Lymphgefäßen liegt im Abtransport von Körperflüssigkeiten. Darüber hinaus lässt sich das Knochenmark wegen seiner Funktion und seines Aussehens in zwei Arten unterscheiden: rotes und gelbes Knochenmark.

Knochenmark Struktur

 

Das rote Knochenmark

Das rote Knochenmark bildet bei einem Erwachsenen die Hälfte des im Körper vorhandenen Knochenmarks. Im roten Knochenmark befinden sich Stamm- und Übergangszellen, welche für die Entstehung von verschiedenen Blutzellen wie Erythrozyten (rote Blutkörperchen), Lymphozyten, Granulozyten, Monozyten und Thrombozyten verantwortlich sind. Hier befindet sich auch ungefähr 10 Prozent von der gesamten Blutmenge. Da das Gewebe von Kapillargefäßen überzogen ist, wirkt es rötlich und trägt daher den Namen rotes Knochenmark.

Nach der Geburt sind die Markhöhlen von einem Neugeborenen fast ausschließlich mit Knochenmark besetzt. Allerdings lagern sich mit zunehmenden Alter Fettzellen ein und das ursprünglich rote Knochenmark verwandelt sich ins gelbe Knochenmark. Der Wachstumsprozess verwandelt fast das ganze rote Knochenmark ins gelbe und nur in den Wirbelkörpern sowie in Rippen befindet sich auch im Alter noch das rote Knochenmark.

Das gelbe Knochenmark

Das gelbe Knochenmark befindet sich hauptsächlich in den längeren Knochen. Die zahlreichen Fettzellen sind im gelben Knochenmark enthalten und das verleiht dem Gewebe ein gelbliches Erscheinungsbild. Das fettzellenhaltige Knochenmark beinhalte auch keine Stammzellen und ist deshalb nicht an der Blutbildung beteiligt. Den Zellen fehlt es auch an Möglichkeiten, z. B. kann sich im Normalfall das gelbe Knochenmark nicht in das rote verwandeln.

Allerdings sind im Knochen beide Gewebearten vorhanden und manchmal kann dies dazu führen, dass sich das rote Knochenmark vergrößert und der Anteil des gelben Knochenmarks zurückgeht. Das passiert unteranderem dann, wenn sich der Mensch verletzt und viel Blut verliert. Die Blutproduktion muss ansteigen, um den Blutverlust auszugleichen. In solchen Fällen wird Hilfe von überall benötigt und deshalb steigt auch die Anzahl des roten Knochenmarks in dem gelben an, damit noch mehr Blut produziert wird.

Das weiße Knochenmark

Das weiße Knochenmark bezeichnet man auch als Gallertmark. Hierbei handelt es sich vielmehr um eine krankhafte Störung des gelben Knochenmarks. Die Erkrankung tritt in der Regel im hohen Alter auf und das mit den Jahren eingelagerte Fett, verwandelt sich in Wasser um. Dieses Vorgehen verleiht dem Gewebe ein gallertartiges Aussehen. Leider erfüllt das weiße Knochenmark keine Funktionen und lässt sich weder durch gelbes noch durch rotes Knochenmark verdrängen. Daher ist diese Störung irreversibel.

Die Physiologie

Die Hämatopoese ist die Hauptfunktion des Knochenmarks. Als Hämatopoese bezeichnet man die Blutbildung. Dieser Prozess sorgt dafür, dass der menschliche Organismus mit ausreichend Blut und Blutzellen versorgt wird. Bei dem Prozess bilden sich aus Stammzellen, den sogenannten Hämatozytoblasten, die Vorläuferzellen gebildet. Anschließend entstehen aus den Vorläuferzellen ausdifferenzierte Blutzellen. Diese gelangen in den Blutkreislauf und erledigen, je nach Blutzelle, die vorgegebenen Aufgaben. Bis heute kam die medizinische Forschung zu keinem eindeutigen Ergebnis, welches Faktoren die Ausbildung verschiedener Zellarten bestimmen. Schließlich gibt es verschiedene Zellarten und keiner kann genau sagen, warum bzw. nach welchem Prinzip sich die jeweilige Zellart bildet.

  1. Erythropoese:

Als Erythropoese bezeichnet man die Bildung von Erythrozyten (roten Blutkörperchen). Die Proerythroblasten sind als Vorläuferzeller bei der Bildung von roten Blutkörperchen entscheidend. In mehreren Entwicklungsschritten reifen die roten Blutkörperchen, innerhalb von vier bis fünf Tagen zu richtigen Erythrozyten, die in die Blutbahn gelangen dürfen. Während des Entwicklungsstadiums teilen sich die Erythrozyten mehrmals. Durch die Teilung erhöht sich der Hämoglobingehalt (roter Blutfarbstoff) in den roten Blutkörperchen. Nachdem die Erythrozyten ausgereift sind, verlieren sie ihre Fähigkeit der Teilung. Nur die ersten Entwicklungsschritte der Erythrozyten laufen im Knochenmark ab. Die Erythrozyten reifen anschließend im Blut zu Ende aus.

  1. Granulopoese:

Granulozyten zählen zu einer Gruppe der Leukozyten (weißen Blutkörperchen). Bei der Bekämpfung von Parasiten, Bakterien und Pilzen übernehmen Granulozyten die entscheidende Aufgabe. Der Reifungsprozess dieser Zellen findet vollständig im Knochenmark statt und nur vollständig ausgereiften Zellen, verlassen das Knochenmark und gelangen ins Blut.

  1. Monozytopoese:

Auch Monozyten entstehen im Knochenmark. Nur nachdem die Monozyten sich vollständig entwickelt haben, verlassen sie das Knochenmark als fertige Blutzellen. Allerdings sind diese Blutzellen in der Lage, sich im weiteren Verlauf in der Blutbahn in weitere Zellarten zu verwandeln.

  1. Lymphopoese:

Lymphozyten gehören ebenfalls zu den Leukozyten. Allerdings findet ihr Entwicklungsprozess nicht im Knochenmark statt, so wie das bei Leukozyten der Fall ist. Nur die Vorläuferzellen befinden sich im Knochenmark. Nachdem die Vorläuferzellen in die Blutbahn gelangen, wandern sich in verschiedene Organe wie Lymphknoten. Hier werden die Zellen zu vollständigen Lymphozyten ausgebildet, um im Kampf gegen Krankheitserreger antreten zu können.

  1. Thrombozytopoese:

Zu dem kleinsten Bestandteil des Blutes zählen die Thrombozyten. Ihre Hauptaufgabe liegt in der Blutgerinnung. Damit sorgen Thrombozyten dafür, dass wenn sich eine Verletzung am Gewebe gebildet hat und reichlich Blut austritt, dass die offene Wunde schnell zugemacht und die Blutung gestoppt wird. Anders als die anderen Blutzellen verfügen Thrombozyten über keinen Zellkern und über keine Erbinformation (DNA).

Die Thrombozyten entstehen auch nicht durch die Zellteilung, sondern bilden sich aus den kleinsten Teilchen von den größten Zellen im menschlichen Organismus, den Megakaryozyten. Diese große Zellen entwickeln sich aus Stammzellen. Allerdings fehlt es ihnen an der weiteren Entwicklung und so bleibt die Zelle im Knochenmarksgewebe eingebunden. Anschließend verlieren die Megakaryozyten an kleinen „Teilchen“ und aus diesen Teilchen entstehen dann die Thrombozyten. Wenn die Thrombozyten aktiv werden, fahren sie sogenannte Tentaklen raus und gewinnen dadurch an Größe. Auf diese Weise können sie die Wunde schneller verschließen und sowohl den Blutverlust als auch den Eintritt von Bakterien und Keimen stoppen.

Knochenmarkerkrankungen

Erkrankungen des Knochenmarkes können sich in Zuviel und Zuwenig äußern.

Quantitative Störungen der Zellpopulationen der Myelopoese können schwere Komplikationen nach sich ziehen (z. B. Sepsis bei Neutropenie). Von einer reaktiven Veränderung der Zellzahl wird die autonome, als maligne einzuschätzende Veränderung der Zellzahl unterschieden. Ein Befall des Knochenmarks mit ortsfremden Zellen (z. B. durch Zellen eines soliden Tumors) hat ebenso Konsequenzen wie das Verdrängen des gesunden Knochenmarks durch unreife leukämische Zellen in Form von Blästen.

Hämatopoese: Bildung der Blutzellen im Knochenmark

Wenn sich im Knochenmark frisches Blut bildet, dann bezeichnet man das als Hämatopoese. Die Stammzellen müssen aktiv sein. Ganz genau die hämatopoetischen Stammzellen. Denn die müssen sich permanent teilen.

Hämatopoese

Hämatopoese (Blutbildung)

© Foto: Alexander Pokusay 123rf.com

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Letzte Änderungen auf dieser Seite fanden am 29.10.2018 statt.