Chondrogenese und Osteogenese

Zusammenfassung

• 1. Im Anschluß an vorangegangene Untersuchungen werden Knorpel- und Knochenbildung verglichen. Die elektronenmikroskopischen Untersuchungen wurden an der Tibia von Rattenfeten, die lichtmikroskopischen an Rattenfeten und am Metacarpus von Rinderfeten durchgeführt. Lichtmikroskopisch haben wir das färberische Verhalten der skeletogenen Zonen untersucht. Ferner wurden Beobachtungen im polarisierten Licht sowie mit dem Phasenkontrastverfahren gemacht.

• 2. Die skeletogene Zone wird als Perichondrium bezeichnet, wenn sie aus Chondroblasten aufgebaut ist, als Periost, wenn Osteoblasten vorliegen. In den skeletogenen Zonen vergleichen wir Chondroblasten, flache Knochenbildungszellen am Ende der Diaphysenschale, polare Osteoblasten und deren Stammzellen miteinander.

• 3. Zwischen den Chondroblasten liegen weite interzelluläre Spalten, die Fibrillen oder Fibrülenbündel enthalten. Die Chondroblasten sind durch ein mäßig ausgebildetes endoplasmatisches Retikulum mit perlschnurartigen Auftreibungen der Zisternen ausgezeichnet. Bei Anwendung der verschiedensten Färbemethoden färbt sich ihr Cytoplasma nur wenig oder überhaupt nicht an.

• 4. Zwischen den polar differenzierten Osteoblasten treten nur sehr schmale interzelluläre Spalten fast ohne Fibrillen auf. Die Osteoblasten haben ein stark entwickeltes endoplasmatisches Retikulum mit Zisternenerweiterung in Nähe des präossalen Gewebes. Ihr Cytoplasma färbt sich mit Gallocyanin, mit Methylenblau von niedrigemph und mit Toluidinblau (meetachromatisch) an. Hierbei wird eine Netzstruktur des Cytoplasmas kenntlich, die wir für ein Äquivalent des endoplasmatischen Retikulums ansehen.

• 5. Die flachen Knochenbildungszellen am Ende der Diaphysenschale weichen in ihrer Form, aber nicht in ihrer elektronenmikroskopisch faßbaren Struktur von den polar differenzierten Osteoblasten ab. Nach dem färberischen Verhalten mit entsprechender enzymatischer Kontrolle ist anzunehmen, daß in den flachen Zellen MPS, in den polar gebauten Osteoblasten vermehrt RNS auftreten. Die flachen Zellen liegen in mehreren Schichten übereinander, die durch präossales Gewebe getrennt sind.

• 6. Mit den verdämmernden Zellen im prächondralen und präossalen Gewebe haben wir die Chondrozyten des Gelenkknorpels verglichen. Die Zellen der Tangentialfaserschicht, die regressiven Veränderungen unterliegen, zeigen in einem schwach ausgebildeten endoplasmatischen Retikulum gleichmäßig erweiterte Zisternen und ein vermindertes sowie in seiner Struktur verdichtetes Hyaloplasma; seltener sind bei anderen Zellen noch „Schatten“ von Zellorganellen zu erkennen. Der Zelluntergang in der Tangentialfaserschicht ist möglicherweise mit einer Stoffproduktion (Hyaluronidase?) verbunden.

• 7. Die verdämmernden Zellen des prächondralen Gewebes sind durch die Erhaltung von Zellorganellen charakterisiert, die mitunter nackt in die Interzellularsubstanz des Knorpels eingebettet sind; Kernfragmente sind selten oder fehlen ganz. Die verdämmernden Zellen im präossalen Gewebe sind dagegen durch das Vorhandensein von Kernresten und nur wenigen Cytoplasmaorganellen gekennzeichnet. Auf Grund des färberischen Verhaltens ist anzunehmen, daß von beiden Zellformen als letzte sekretorische Leistung Bestandteile der Interzellularsubstanz gebildet werden. Hierbei kommt es zu einer „Erschöpfung“ und damit zum „Verdämmern“ der Zellen. Eine direkte Umwandlung von Cytoplasma in Interzellularsubstanz, wie sie von manchen lichtmikroskopischen Untersuchern angenommen wurde, findet nicht statt.

• 8. Die Fibrillenbildung erfolgt bei der Chondrogenese ausschließlich oder überwiegend im Perichondrium, bei der Osteogenese in der Knochenbildungsfront. Die (hochmolekularen) organischen Interfibrillärsubstanzen, MPS, KH usw., sind bereits in den polar gebauten Osteoblasten und den flachen Knochenbildungszellen, bei der Chondrogenese aber erst in der Knorpelbildungsfront färberisch darzustellen.

• 9. Bei der Osteogenese ist mit der Bildung der Gewebekomponenten eine Strukturbildung verbunden, da in unmittelbarer Nähe der Osteoblasten die Fibrillen in Schichten, Lamellen, von wechselnder Verlaufsweise auftreten. Diese Lamellen sind nicht nur elektronenmikroskopisch, sondern auch im polarisierten Licht nachzuweisen. Vermutlich hat auch der junge Knorpel eine bestimmte Faserstruktur.

• 10. Der unterschiedliche Aufbau von Knorpel- und Knochengewebe ist nach unseren Erhebungen unter anderem auf eine verschiedene Reihenfolge der Bildung der Gewebekomponenten zurückzuführen. Der zeitlich verschiedene Ablauf führt dazu, daß die gleichen Komponenten für beide Gewebe an einander nicht entsprechenden (homologen) Orten entstehen, d.h. die Knorpelfibrillen werden im Perichondrium, die Knochenfibrillen in der Bildungsfront, die hochmolekularen Interfibrillärsubstanzen in den Osteoblasten bzw. in der Knorpelbildungsfront gebildet.