Osteoarthritis: Wie sind die Synovialgelenke aufgebaut?

Arthrose ist eine Erkrankung der Synovialgelenke (Diarthrose). Die Hauptfunktionen von Diarthrose sind motorische (Bewegung der Gelenkelemente entlang bestimmter Achsen) und stützende (Belastung beim Stehen, Gehen und Springen). Das Synovialgelenk besteht aus knorpelbedeckten Gelenkflächen, einer Gelenkhöhle mit Synovialflüssigkeit und einer Gelenkkapsel. Die inkonstanten anatomischen Elemente der Diarthrose sind Bänder, die sich außerhalb oder seltener innerhalb des Gelenks befinden, und knorpelige Menisken.

Je nach Form der artikulierenden Knochenoberflächen werden Diarthrosen in folgende Typen unterteilt:

1. flache Gelenke (z. B. einige Handwurzel- und Fußwurzelgelenke);
2. Kugelgelenke, bei denen ein Gelenkende die Form einer Kugel oder eines Kugelteils hat und das andere eine konkave Oberfläche aufweist, die mit dem sphärischen Gelenkende übereinstimmt; ein Beispiel für ein Kugelgelenk ist das Schultergelenk, bei dem große Bewegungsfreiheit aller Art möglich ist – Beugung, Streckung, Abduktion und Adduktion, kreisende Bewegungen;
3. Ellipsoidgelenke, bei denen eines der Gelenkenden die Form einer Ellipse und das andere die Form einer kongruenten Höhle hat; aufgrund dieser anatomischen Struktur ist der Bewegungsbereich dieser Gelenke im Vergleich zu Kugelgelenken eingeschränkt und beispielsweise sind Kreisbewegungen in ihnen nicht möglich; man unterscheidet zwischen einfachen Ellipsoidgelenken und komplexen Gelenken mit mehreren Gelenkpaaren (z. B. Handgelenke);
4. Blockgelenke, bei denen ein Gelenkende die Form eines Blocks hat, der einer Spule oder Spule ähnelt, und das andere konkave Gelenkende einen Teil des Blocks umschließt und ihm in der Form entspricht; ein typisches Blockgelenk ist das Interphalangealgelenk von Hand und Fuß; Bewegungen in solchen Gelenken können nur in einer Ebene ausgeführt werden - Beugung und Streckung; das Ellenbogengelenk gehört ebenfalls zu den Blockgelenken - es besteht aus drei Gelenken - dem Humeroulobronchialgelenk, dem Humeroradialgelenk und dem proximalen Radioulnargelenk, wodurch in diesem komplexen Gelenk neben Beugung und Streckung auch Supination und Pronation möglich sind, d. h. Rotationsbewegungen;
5. Rotationsgelenke (radförmige Gelenke), beispielsweise das mediane Atlantoaxialgelenk, das aus einem Ring besteht, der vom vorderen Atlasbogen und dem Ligamentum transversum gebildet wird, und dem Densfortsatz des zweiten Halswirbels, der in den Ring eingeschlossen ist und als eine Art Achse dient, um die sich der Atlasring dreht; im Ellenbogengelenk ist auch das Radioulnargelenk den Rotationsgelenken zuzuordnen, da sich der Radiuskopf im Ligamentum anulare dreht, das den Radiuskopf umschließt und an der Incisura ulnaris befestigt ist;
6. Sattelgelenke, ein Beispiel für solche Gelenke ist das Karpometakarpalgelenk des Daumens; das Trapezbein hat eine Gelenkfläche in Form eines Sattels, und das erste Mittelhandbein hat eine konkave Sattelform; diese anatomische Struktur ermöglicht kreisförmige Bewegungen in der Sagittal- und Frontalebene, kreisförmige Bewegungen entlang der Achse sind in diesem Gelenk nicht möglich;
7. Kondylengelenke, deren anatomisches Merkmal gepaarte Kondylen sind – konvex und konkav, in denen gleichzeitige Bewegungen möglich sind; ein Beispiel für ein Kondylengelenk ist das Knie, das aus drei Komponenten besteht, die ein einziges biomechanisches System bilden – das patellofemorale sowie das innere und äußere tibiofemorale Gelenk; eine unvollständige Kongruenz der Tibiakondylen wird durch den äußeren und inneren Meniskus ausgeglichen; kräftige Seitenbänder verhindern seitliche und schwingende Bewegungen der Tibia um den Femur und schützen die Tibia außerdem vor einer Subluxation nach vorne und hinten bei Gelenkbewegungen; Beugung und Streckung sowie Außen- und Innenrotation in halbgebeugter Gelenkstellung sind in diesem Kondylengelenk möglich; bei Beuge- und Streckbewegungen rotieren die Femurkondylen relativ zu den Tibiakondylen und ihr gleichzeitiges Gleiten erfolgt aufgrund der Bewegung der Rotationsachsen; Somit ist das Kniegelenk mehrachsig oder polyzentrisch; Bei vollständiger Streckung sind die in die Gelenkkapsel eingewebten Seitenbänder und Sehnen maximal gespannt, was die Voraussetzung für höchste Stabilität und Stützkraft des Gelenks in dieser Stellung schafft.

Das Gelenk ist von einer Faserkapsel umgeben, die nahe der Peripherie des Gelenkknorpels am Knochen anhaftet und in das Periost übergeht. Die Kapsel des Synovialgelenks besteht aus zwei Schichten – der äußeren Faserschicht und der inneren Synovialschicht. Die Faserschicht besteht aus dichtem Fasergewebe, an manchen Stellen wird die Faserschicht der Kapsel durch die Bildung von Falten oder Schleimbeuteln dünner, an anderen Stellen verdickt sie sich und erfüllt die Funktion eines Gelenkbandes. Die Dicke der Faserschicht der Kapsel wird durch die funktionelle Belastung des Gelenks bestimmt.

Die Verdickungen der Kapsel bilden Bänder aus dichten, parallelen Kollagenfaserbündeln, die der Stabilisierung und Stärkung des Gelenks sowie der Bewegungseinschränkung dienen. Zu den Besonderheiten der Kapsel gehört neben ihrer Funktion als Stütze der Synovialmembran und der Verbindung mit den Bändern auch die große Anzahl von Nervenendigungen. Im Gegensatz zur Synovialmembran, die nur wenige solcher Endigungen aufweist, und zum Gelenkknorpel, der diese gar nicht enthält, wird angenommen, dass die Nerven der Kapsel zusammen mit den Muskelnerven an der Lagekontrolle beteiligt sind und auch auf Schmerzen reagieren.

Die Synovialmembran ist der kleinste, aber wichtigste Bestandteil des Synovialgelenks, da die meisten rheumatischen Erkrankungen mit einer Entzündung der Synovialmembran einhergehen, die allgemein als „Synovitis“ bezeichnet wird. Die Synovialmembran kleidet alle intraartikulären Strukturen mit Ausnahme des Gelenkknorpels aus und ist 25–35 μm dick. Histologisch handelt es sich um eine Bindegewebsschicht, die aus Haut-, Kollagen- und elastischen Schichten besteht. Die Synovialmembran weist normalerweise eine bestimmte Anzahl von Falten und fingerartigen Zotten auf und bildet eine dünne Synovialschicht (manchmal auch Integumentschicht genannt). Sie umfasst eine Schicht aus Integumentzellen, die die Auskleidung der nicht artikulierten Gelenkflächen bilden, und eine subsynoviale Stützschicht aus faserig-fettigem Bindegewebe unterschiedlicher Dicke, die mit der Kapsel verbunden ist. Die Synovialschicht verschmilzt häufig mit dem subsynovialen Gewebe durch einen fließenden Übergang von einer avaskulären, zellreichen Innenauskleidung zu einem vaskularisierten, weniger zelligen subsynovialen Bindegewebe, das sich mit zunehmender Annäherung an die Bindegewebskapsel zunehmend mit Kollagenfasern gesättigt wird. Zellen und Nährstoffe gelangen aufgrund der fehlenden morphologischen Trennung von Synovial- und Subsynovialschicht (Fehlen einer Basalmembran, Vorhandensein von Zwischenräumen zwischen den Integumentzellen) aus den Blutgefäßen des subsynovialen Bindegewebes in die Synovialflüssigkeit.

Die Synovialmembran ist normalerweise mit 1–3 Schichten Synovozyten ausgekleidet – Synovialzellen, die sich in einer Matrix (Grundsubstanz) befinden, die reich an Mikrofibrillen und Proteoglykanaggregaten ist. Synovozyten werden in zwei Gruppen unterteilt – Typ A (makrophagenartig) und Typ B (fibroblastenartig). Synovozyten vom Typ A haben eine unebene Zelloberfläche mit vielen Auswüchsen, einen gut entwickelten Golgi-Komplex, viele Vakuolen und Vesikel, aber das ribosomale endoplasmatische Retikulum ist schwach exprimiert. Makrophagen-Synovozyten können auch eine große Menge phagozytierten Materials enthalten. Synovozyten vom Typ B haben eine relativ glatte Oberfläche, ein gut entwickeltes ribosomales endoplasmatisches Retikulum und enthalten nur wenige Vakuolen. Die klassische Unterteilung der Synovozyten in A-Zellen, die eine phagozytische Funktion erfüllen, und B-Zellen, deren Hauptfunktion darin besteht, Bestandteile der Synovialflüssigkeit, vor allem Hyaluronsäure, zu produzieren, spiegelt nicht alle Funktionen der Synovozyten wider. So wurden Synovozyten vom Typ C beschrieben, die aufgrund ihrer ultrastrukturellen Merkmale eine Zwischenstellung zwischen Zellen vom Typ A und B einnehmen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass makrophagenähnliche Zellen Hyaluronsäure synthetisieren können und fibroblastenähnliche Zellen die Fähigkeit zur aktiven Phagozytose besitzen.

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