Ein Team aus Harvard und vom MIT hat dazu wachsende Knochen im Detail analysiert – über die genauen Methoden wie “diffraction phase microscopy” schreibe ich nix, weil ich davon nichts verstehe. Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten, wie eine Zelle wachsen kann: sie kann Zellflüssigkeit und sonstige Zellbestandteile (im paper unter dem Begriff “dry mass”=Trockenmasse zusammengefasst”) im gleichen Maß wachsen lassen, so dass sich an der prinzipiellen Zusammensetzung der zelle nichts ändert (das ist dann echte Hypertrophie). Oder sie kann bevorzugt Flüssigkeit einlagern – das tun Zellen meist nur dann, wenn irgendeine Krankheit vorliegt. Den Vorgang nennt man “Schwellen” (swelling im Englischen).

Benutzen Chondorcyten nun die echte Hypertrophie oder das Anschwellen, um zu wachsen? Die Antwort lautet: Ja. Sie tun nämlich beides.

Trägt man den Anteil der Trockenmasse der zelle gegen das Zellvolumen (das ja mit der Zeit immer größer wird) für ein Stück aus einem Mäuseunterschenkel auf, so bekommt man folgenden Plot:

chondro1

Aus Cooper et al., s.u.

(Die Auftragung ist auf der horizontalen Achse logarithmisch – das ergibt Sinn, weil man so das Wachstum immer auf das aktuelle Volumen bezieht. Die Datenpunkte beziehen sich auf einzelne Zellen, die rote Linie gibt den trend wieder) Man erkennt deutlich drei Phasen: anfangs ist der Prozentanteil der Trockenmasse etwa konstant, während das Volumen zunimmt – das ist also echte Hypertrophie. Dann nimmt erdeutlich ab, hier schwillt der Chnondrocyt also an, indem er Flüssigkeit einlagert. Und in der dritten Phase wächst er dann noch ein bisschen weiter, wobei der Anteil Trockenmasse wieder konstant bleibt.

Aber nicht alle Knochen wachsen gleich schnell. Man kann sich also fragen, wie sich diese unterschiedliche Wachstumsgeschwindigkeit im Zellwachstum bemerkbar macht – werden alle Phasen gleichmäßig gekürzt oder verlängert, oder einige besonders stark?

Dazu kann man zum einen unterschiedlich schnell wachsende Knochen von Mäusen anschauen, beispielsweise den Unterarm, der bei Mäusen langsamer wächst. Da sieht man dann folgendes (in hellgrau die Datenpunkte von eben):

chondro2

Aus Cooper et al., s.u.

Die Chondrocyten im langsamer wachsenden Knochen hören also irgendwo in Phase 2 während des Schwellens auf und bleiben dadurch kleiner.

Umgekehrt kann man auch besonders schnell wachsende Knochen angucken – beispielsweise die Mittelfußknochen einer Springmaus mit ihren extrem langen Hinterbeinen. Das sieht dann im Vergleich so aus (diesmal nicht logarithmisch aufgetragen):

chondro3

Aus Cooper et al., s.u.

Dabei wird also die dritte Phase deutlich in die Länge gezogen, um ein höheres Volumen zu erreichen.

Chondrocyten wachsen also sowohl durch Anschwellen als auch durch echte Hypertrophie; wie stark sie wachsen wird anscheinend dadurch geregelt, wann dieser dreistufige Prozess angehalten wird. (Allerdings nicht nur – Springmäuse haben zusätzlich auch einfach mehr Chondrocyten).

Wie genau der Prozess gesteuert wird, ist noch unklar – man weiß aber, dass dabei ein Wachstumsfaktor namens insulin-like growth factor 1 (Ig f1) eine Rolle spielt. In Mäusen, die einen Mangel an Igf1 haben, und die deshalb kleiner sind, sind auch die Chondrocyten deutlich kleiner, sie wachsen also weniger. Diese Mäuse beenden ihr Chondrocyten-Wachstum am Ende von Phase 2, die letzte Hypertrophie-Phase fällt also weg. Das wiederum ist deswegen interessant, weil es zeigt, dass die erste und die dritte Phase, die ja beide Hypertrophie-Phasen sind, anscheinend unterschiedlich gesteuert werden (sonst müsste die erste Phase bei diesen Mäusen ja auch wegfallen).

Insgesamt verstehen wir jetzt also deutlich besser als vorher, wie genau ein Knochen wächst. Das ist auch vom Standpunkt der Evolution aus interessant – unterschiedliche Knochenproportionen können also relativ einfach dadurch erreicht werden, dass die Wachstumsphase 3 der Chondrocyten beeinflusst wird. Die große Vielfalt der Wirbeltiere mit Größen von der Hummelfledermaus bis zum Blauwal verdanken wir vermutlich also unter anderem dem Mechanismus, mit dem die Chondrocyten gesteuert werden.

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Kommentare (17)

  1. #1 Nesselsetzer
    https://nesselsetzer.wordpress.com/
    12. Mai 2013

    Das erinnert mich an unsere längere Diskussion über ein Metallgerüst statt Knochengerüst. Insofern ist hier vielleicht auch die Antwort darauf, warum Metall nicht wirklich machbar ist, oder wären elastische Metallknorpel vorstellbar? Darüber haben wir damals gar nicht gesprochen…

    Ich war lange nicht hier, jetzt komme ich wieder regelmäßig. Und habe schon gesehen, dass ich viel nachzuholen habe.

    Wieso habe ich den Benachrichtigungstext über Kommentare per Email gleich dreimal? Ich habe alle drei angeklickt… 😉

  2. #2 MartinB
    12. Mai 2013

    @Nesselsetzer
    Ja, wie genau man so einen Metallknoprle bauen könnte, ist auch eine gute Frage.
    Die dreifache benachrichtigungsfunktion ist ein Schluckauf des Blogsystems (imemrhin gibt es die jetzt) – wird irgendwann wohl behoben, aber die Liste der Bugs ist etwa so lang wie die des Jurassic Park.

  3. #3 Nesselsetzer
    https://nesselsetzer.wordpress.com/
    12. Mai 2013

    “…aber die Liste der Bugs ist etwa so lang wie die des Jurassic Park.”

    Ja, ist auch einer der Gründe, warum ich hier nicht mehr gelesen habe, denn die Email-Benachrichtigung hatte bei mir nur kurz funktioniert und dann länger nicht mehr, und RSS hatte ich abgeschafft, weil die Liste viel zu kurz ist und ich damit sowieso die Hälfte verpasse. Jetzt funktionieren bei mir wenigstens die Emailbenachrichtigungen einzelner Blogs aus Sciencebockt. Dafür bekomme ich jetzt neuerdings keine von Twitter mehr… 21. Jahrhundert und so…

  4. #4 rolak
    12. Mai 2013

    viel zu kurz

    moin Nesselsetzer, Du kannst Dir die feeds extern zusammensammeln lassen ohne ständig lauschen zu müssen – bei mir erledigt dies mittlerweile CommaFeed, funktioniert wunderbar, übrigens auch mit Deinen posts.

    die Liste der Bugs ist etwa so lang wie die des Jurassic Park

    Mal ganz allgemein in den thread hineingefragt: ‘Liste der Bugs’ ist mir ein Begriff, doch was ist bitte die ‘Liste des Jurassic Park’?

     

  5. #5 rolak
    12. Mai 2013

    Oha, ich glaube, der Groschen ist gefallen:

    die Liste der Bugs von SB ist etwa so lang wie die von Jurassic Park

  6. #6 Nesselsetzer
    https://nesselsetzer.wordpress.com/
    12. Mai 2013

    @rolak
    Danke für den Tipp, aber nachdem mich Feeds längere Zeit geärgert haben, habe ich auf Email-Benachrichtigung umgestellt. Die bleiben mir wenigstens auch dann erhalten, wenn ich länger nicht zum lesen komme. Dagegen sind alle Feedreader irgendwann unüberschaubar, wenn die Liste zu lang wird. Ich könnte ja auch in meinem WordPress-Feedreader lesen, welches bei meinem Blog dabei ist. Email ist für mich jedoch praktischer.

  7. #7 MartinB
    12. Mai 2013

    @rolak
    Bingo, nur das “Liste von” halt Barmbeker Genitiv ist, wie mein Mathelehrer gesagt hätte. Gemeint war schon die Liste der Bugs des JP.

    @Nesselsetzer
    So viele Texte schreibe ich ja (besonders im Moment) gar nicht, da kannst du dich auch schnell durchs Archiv klickern, ob was spannendes dabei ist. Und am besten jeden Tag mal gucken. Oder jede Stunde. Jede Minute? ($$$$$) 😉

  8. #8 Nesselsetzer
    https://nesselsetzer.wordpress.com/
    12. Mai 2013

    @Martin
    Nachdem Du für alle möglichen neuentdeckten Interessengebiete bei mir verantwortlich bist soll ich ausgerechnet bei Dir mal schnell durch´s Archiv klicken? Ob was Spannendes dabei ist? *Rofl

  9. #9 BreitSide
    13. Mai 2013

    vvv

  10. #10 KeinAnfang
    https://keinanfang.wordpress.de
    14. Mai 2013

    Also wirklich Minuten????
    Willst du jetzt Astrodicticum-Simplex Konkurenz machen?

    😉

  11. #11 rolak
    14. Mai 2013

    Barmbeker Genitiv

    Barmbek wie bei Hamburg, MartinB?

    Egal wo, diese Variante gibts auch im Rheinland, seit Abermillionen von Jahren (donn mich ens jet vun dem schloot) – und für uns Eingeborene ist das korrekte Hochdeutsch (selbst bei [wg WWII zugereistem und] mäßig hochdeutschem Elternhaus wie bei mir)  nicht nur eine Behelfssprache, sondern auch ein immerwährender Kampf 😉

    Minuten?

    Es ging um das Nachgucken, clicks-Sammeln, KeinAnfang

  12. #12 Alderamin
    14. Mai 2013

    @rolak

    Das ist aber kein Genitiv (Du sagst ja nicht “gib’ mir etwas des Salats” sondern “etwas Salat” oder eben “von dem Salat”. Du meinst sicher eher die Form “dem seine / der ihre”. “Demm Johanna sing Pänz” 😉

  13. #13 MartinB
    14. Mai 2013

    @rolak
    Klar, Auszusprechen Baaambeeek.
    Besagter Lehrer fragte auchgern grammatikalisch ganz korrekt “Wem sein gehört das?”
    Ansonsten lade ich euch ein, mit mir die “Gesellschaft zur Erhaltung vom Genitiv” zu gründen 😉

  14. #14 rolak
    14. Mai 2013

    Mist, ihr seid einfach schneller, Alderamin… Aus irgendeinem Grunde fiel mir gerade beim Sichten einer recht neuen bbc-Doku ein, daß ich zwar mit dem Gewollten angefangen, aber nicht Wesentliches hinterlassen habe.
    Was genau ich sagen wollte, ist mir über Küche und TV auch entfallen, könnte mich jetzt aber recht unauffällig auf den ‘Salat de Monats’ zurückziehen ‘vum schloot vum mond’, eine Situation, in der übrigens keinesfalls eine ‘sing’-Konstruktion gewählt werden kann.

    GEvG

    Aber gerne, MartinB, besonders jetzt, da etwas ähnlich Wichtiges zum Gedenken an den ‘Vorkämpfer für aussterbende Tonarten‘ langsam wirklich mal angesagt wäre. Im täglichen Leben weigere ich mich ja standhaft, etwas zB ‘wegen dem Regen’ zu unternehmen (grad dafür gibt es doch diese hübsche Eselsbrücke ‘Wegen mit Genetiv, deswegen heißts deswegen’), mache ich nie.
    Außer wenn mein Instinkt unrücknehmbar schnell agiert.

    Sorry, Spamfilter hat zugeschlagen…

  15. #15 Alderamin
    14. Mai 2013

    @Martin

    Wer braucht schon einen Genitiv, wenn er sich von dem Dativ bedienen kann?

    🙂

  16. #16 rolak
    15. Mai 2013

    Sorry, Spamfilter hat zugeschlagen

    no need to sorry, aufgrund der massiven Verlinkung hatte ich vorsichtshalber den Kommentar gebunkert, doch das ‘wird moderiert’ ließ Gutes ahnen.

  17. #17 Karsten Moldau
    Berlin
    14. August 2013

    Hallo,
    ganz pauschale Frage; Meine Tochter ( 9) hat einen verkürzten Mittelhandknochen des linken Ringfingers. Anhand des Röntgenbildes kann man erkennen, dass die Epiphysenplatte noch nicht ganz verknöchert ist wie bei einem Erwchsenen aber auch nicht so frei liegt wie an ihren nicht betroffenen Fingenern. Könnte man da noch etwas machen um das Wachstum noch zu fördern?