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20.1: Was ist das Skelettsystem?
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What is the Skeletal System?
 
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20.1: What is the Skeletal System?

20.1: Was ist das Skelettsystem?

Overview

The adult human skeleton comprises 206 bones that are connected through cartilage, tendons, and ligaments. The skeleton provides a rigid framework for the human body, protects internal organs, and enables movement and locomotion. The human skeletal system consists of the axial and appendicular skeletons. Bone tissue is continuously built up and chewed away by specialized bone cells which are essential to overall health. Dysregulated bone cells and incorrect levels of chemical compounds in the blood lead to bone diseases.

Axial Skeleton

The axial skeleton consists of 80 bones and is divided into three regions: the skull, the vertebral column, and the rib cage. The upper portion of the skull—the cranium—consists of eight bones that enclose the brain, while the lower part consists of 14 bones. The vertebral column consists of 33 vertebrae: seven cervical, 12 thoracic, five lumbar, five fused sacral vertebrae, and four fused coccygeal vertebrae.

The rib cage adds stability to the vertebral column and also protects the lungs and heart. It consists of 12 pairs of ribs, which attach to the thoracic vertebra via the costovertebral joint. The anterior portion of the rib cage attaches to the sternum—the flat bone at the center of the front of the chest—via the costal cartilages. The first seven ribs on each side are known as true ribs, as their cartilages attach directly to the sternum. Ribs eight through 12 are called false ribs because they do not directly attach to the sternum. However, ribs eight through 10 join with the sternum via the costal cartilages of the ribs above. Contrarily, ribs 11 and 12 are referred to as floating ribs since they are only attached to the vertebral column in the back but have no connection to the sternum at all.

Appendicular Skeleton

The appendicular skeletal system consists of the 126 bones of the limbs and girdles as they are appended to the axial skeleton. The appendicular skeletal system is made up of several different types of bones.

Bone Tissue and Cells

Bone is known as osseous tissue. The cells of osseous tissue are dispersed in the matrix—the substance that provides strength and hardness to bones. The matrix consists of organic components—mainly collagen—and inorganic components consisting of crystallized mineral salts such as calcium phosphate, calcium hydroxide, and magnesium fluoride.

There are three major types of bone cells—osteoblasts, osteoclasts, and osteocytes. The osteoblasts and osteoclasts have opposite functions. Osteoblasts build up the bone matrix, whereas osteoclasts chew it up. Both functions continue throughout life, and both are essential for good health. Building up bone is important to keep bones strong; chewing up bone allows maintenance of calcium levels in the bloodstream (which is vital for the health of other organs, such as the heart).

Osteocytes are cells which have matured from osteoblasts and are now surrounded by matrix. Osteocytes communicate with the blood through microscopic channels in the bone, sensing the levels of calcium and other minerals in the blood. They then control the functions of the osteoblasts and osteoclasts by secreting substances that affect the activity of these cells.

Bone Diseases

Many diseases of the skeletal system have a common feature: weak bones due to poor mineral content. Osteoporosis, for example, is characterized by decreased bone mineral density. It occurs most commonly in postmenopausal women but can occur in men and premenopausal women as well. In this disease, there is more osteoclast than osteoblast activity. Patients with osteoporosis have greatly increased risk of fractures, especially of the spinal column, hip, and wrist.

Another widespread bone disease is renal osteodystrophy. This disease is a part of a larger condition known as mineral and bone disorder in chronic kidney disease. The kidneys perform many functions, including regulation of calcium, phosphorus, and vitamin D, which are all critical to bone health. When the kidneys are not functioning correctly, such as in diabetic kidney disease, the bones may become weakened and painful, and the joints may become painful as well.

Überblick

Das Skelett des erwachsenen Menschen besteht aus insgesamt 206 Knochen. Diese werden durch Knorpel, Sehnen und Bänder miteinander verbunden. Das Skelett bildet ein starres Gerüst für den menschlichen Körper, schützt die inneren Organe und ermöglicht Bewegung und Fortbewegung. Das menschliche Skelettsystem besteht aus dem Achsenskelett und dem Blinddarmskelett. Das Knochengewebe wird kontinuierlich aufgebaut und von spezialisierten Knochenzellen abgebaut. Sie sind für die allgemeine Gesundheit unerlässlich. Dysregulierte Knochenzellen und ein falscher Gehalt an chemischen Verbindungen im Blut können zu Knochenerkrankungen führen.

Achsenskelett

Das Achsenskelett besteht aus 80 Knochen und ist in drei Regionen unterteilt: den Schädel, die Wirbelsäule und den Brustkorb. Der obere Teil des Schädels, das Cranium, besteht aus acht Knochen, die das Gehirn umschließen. Dagegen besteht der untere Teil aus 14 Knochen. Die Wirbelsäule besteht aus 33 Wirbeln. Es sind sieben Halswirbel, 12 Brustwirbel, fünf Lendenwirbel, fünf verschmolzene Sakralwirbel und vier verschmolzene Steißbeinwirbel.

Der Brustkorb verleiht der Wirbelsäule Stabilität und schützt auch die Lunge und das Herz. Er besteht aus 12 Rippenpaaren, die über das Kostovertebralgelenk an den Brustwirbelkörper anschließen. Der vordere Teil des Brustkorbs ist über die Rippenknorpel mit dem Brustbein verbunden. Dieser ist der flache Knochen in der Mitte der Vorderseite des Brustkorbs. Die ersten sieben Rippen auf jeder Seite werden als echte Rippen bezeichnet, da ihre Knorpel direkt an das Brustbein angrenzen. Die Rippen acht bis 12 werden als falsche Rippen bezeichnet, da sie nicht direkt am Brustbein ansetzen. Die Rippen acht bis 10 verbinden sich jedoch über die Rippenknorpel der darüber liegenden Rippen mit dem Brustbein. Im Gegensatz dazu werden die Rippen 11 und 12 als schwebende Rippen bezeichnet, da sie nur im Rücken an der Wirbelsäule befestigt sind, aber keinerlei Verbindung zum Brustbein aufweisen.

Blinddarmskelett

Das Blinddarmskelettsystem besteht aus den 126 Knochen der Gliedmaßen und Gürtel, die an das Achsenskelett angehängt sind. Es besteht aus mehreren verschiedenen Knochentypen.

Knochengewebe und Zellen

Knochen werden auch als knöchernes Gewebe bezeichnet. Die Zellen des Knochengewebes sind befinden sich in der Matrix. Das ist die Substanz, die den Knochen Festigkeit und Härte verleiht. Die Matrix besteht aus organischen Komponenten. Dazu gehören hauptsächlich Kollagen und anorganischen Komponente, die aus kristallisierten Mineralsalzen wie Kalziumphosphat, Kalziumhydroxid und Magnesiumfluorid bestehen.

Es gibt drei Haupttypen von Knochenzellen (Osteoblasten), Osteoklasten und Osteozyten. Die Osteoblasten und Osteoklasten haben gegensätzliche Funktionen. Die Osteoblasten bauen die Knochenmatrix auf, während die Osteoklasten sie zerkauen. Beide Funktionen bestehen ein Leben lang, und beide sind für eine gute Gesundheit unerlässlich. Der Aufbau von Knochen ist wichtig, um die Knochen stark zu halten; das Zerkauen von Knochen ermöglicht die Aufrechterhaltung des Kalziumspiegels im Blutkreislauf (was für die Gesundheit anderer Organe, wie z.B. des Herzens, lebenswichtig ist).

Osteozyten sind Zellen, die aus Osteoblasten gereift sind und nun von einer Matrix umgeben sind. Die Osteozyten kommunizieren mit dem Blut durch mikroskopische Kanäle im Knochen und messen den Gehalt an Kalzium und anderen Mineralien im Blut. Sie kontrollieren dann die Funktionen der Osteoblasten und Osteoklasten, indem sie Substanzen absondern, die die Aktivität dieser Zellen steuern.

Knochenkrankheiten

Viele Krankheiten des Skelettsystems haben eine Gemeinsamkeit: schwache Knochen aufgrund schlechter Mineralstoffversorgung. Osteoporose zum Beispiel ist durch eine verminderte Knochenmineraldichte gekennzeichnet. Sie tritt am häufigsten bei Frauen in der Postmenopause auf, kann aber auch bei Männern und Frauen vor der Menopause auftreten. Bei dieser Krankheit sind Osteoklasten deutlich aktiver als Osteoblasten. Bei Patienten mit Osteoporose besteht ein stark erhöhtes Risiko für Frakturen, insbesondere der Wirbelsäule, der Hüfte und der Handgelenke.

Eine andere weit verbreitete Knochenkrankheit ist die renale Osteodystrophie. Diese Krankheit ist Teil einer größeren Erkrankung, die als Mineral- und Knochenstörung bei chronischen Nierenerkrankungen bekannt ist. Die Nieren erfüllen viele Funktionen, einschließlich der Regulierung von Kalzium, Phosphor und Vitamin D, die alle für die Knochengesundheit entscheidend sind. Wenn die Nieren nicht richtig funktionieren, wie bei einer diabetischen Nierenerkrankung, können die Knochen geschwächt und schmerzhaft werden, und die Gelenke können ebenfalls Schmerzen verursachen.


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