Knochenmark - Histologie

Aufbau

Das Knochengewebe des Menschen besteht hauptsächlich aus Lamellenknochen, welche sich in eine äußere Kortikalis und eine innere Spongiosa gliedern lassen. 

Die Kortikalis ist eine durchgängige und feste Struktur, während die Spongiosa aus dünnen Trabekeln besteht, die säulenförmig verzweigt angeordnet sind. Zwischen diesen Trabekeln befindet sich ein Netz an Freiräumen, in dem sich das Knochenmark befindet. 

Die nutritive Versorgung erfolgt über Gefäßäste jeweils einer oder mehrerer Aa. nutriciae des jeweiligen Knochens. Die Gefäße liegen als weitlumige Sinusoide vor, die aus diskontinuierlichem Endothel sowie einer unterbrochenen Basallamina aufgebaut sind und für kleine und mittlere Proteine sowie Zellen durchlässig sind.

Auch reife Blutzellen können so ins Blut übertreten. Diese sind dazu mit bestimmten Membranproteinen (v.a. Aquaporine und Glykophorine) ausgestattet, die den Endothelzellen anhaften und das Austreten ermöglichen. Vorläuferzellen besitzen diese Membranproteine nicht. In geringem Maße verlassen jedoch trotzdem Stamm- und Vorläuferzellen das Knochenmark und gelangen ins Blut (zirkulierende Knochenmarkszellen). 

Die beschriebene Durchlässigkeit macht das Knochenmark allerdings auch empfänglich für Schädigungen durch im Blut zirkulierende zelltoxische Substanzen, wie beispielsweise Metabolite von Medikamenten.

Das Grundgerüst des Knochenmarks besteht aus retikulären Bindegewebszellen (= fibroblastische Retikulumzellen), die weit verzweigt sind und ein mechanisch zusammenhängendes Netzwerk bilden, über das auch eine zelluläre Kommunikation stattfindet. In den Maschen des Gerüstes von Retikulumzellen befinden sich die Vorstufen der Blutzellen.Neben den Gerüstzellen finden sich Fettzellen im Knochenmark, die als Platzhalter dienen. Rotes und gelbes Knochenmark lassen sich durch ihren Anteil an Fettzellen unterscheiden. Gelbes Knochenmark ist reich an Fettzellen, rotes reich an Blutzellen und deren Vorläufern. Beide enthalten also beide Zelltypen, jedoch mit einem unterschiedlichen Volumenanteil.

Wird eine gesteigerte Hämatopoese benötigt, können die Fettzellen ihre Fettspeicher entleeren und der frei gewordene Platz zur Einnistung neuer Inseln erythropoetischer Vorläufer (erythropoetische Inseln) genutzt werden. Der Gehalt an Fettzellen steht im umgekehrt proportionalen Zusammenhang zur hämatopoetischen Aktivität und ist ein diagnostisches Merkmal zur Einschätzung der Aktivität des Knochenmarks. Je nach Bedarf kann sich das Knochenmark von gelbem zu rotem Knochenmark oder anders herum umwandeln.

Im Knochenmark befinden sich zahlreiche Makrophagen, die der Phagozytose apoptotischer unreifer Blutzellen dienen. Solche Apoptosevorgänge finden häufig und regelmäßig statt, sie sorgen für das Aussondern funktionell oder morphologisch nicht intakter Zellen. Makrophagen können außerdem mit ihren langen Fortsätzen durch das Lumen der Sinusoide hindurch Erythrozyten abfangen und ausmustern.

Die phagozytische Aktivität steht unter der Kontrolle von Zytokinen, Makrophagen sezernieren aber auch selbst Zytokine. Diese Wechselwirkungen sorgen für die Regulation des Auf- und Abbaus von Zellen im Knochenmark.

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Gewinnung und Lichtmikroskopie von Knochenmark

Blutbildung

Die Bildung der Blutzellen findet im Knochenmark statt. Ausgangspunkt ist eine kleine Population multipotenter hämatopoetischer Stammzellen, von denen alle Zellteilungen ausgehen. Diese Zellen sind teilungsfähig, aber wenig teilungsaktiv, undifferenziert und lebenslang zur Selbsterneuerung fähig. Nachkommen, die aus diesen Zellteilungen hervorgehen, differenzen in die unterschiedlichen Zellreihen, in denen es über verschiedene Differenzierungsstufen bis zur Ausbildung reifer Blutzellen kommt.

Auf dem Weg dorthin werden die Zellen zeitweise in hohem Maße teilungsfähig, was für die massenhafte Vermehrung von Bedeutung ist, die auch physiologischerweise vorkommt. Im Rahmen dieser starken Vermehrung verlieren die Zellen die Fähigkeit zur Selbsterneuerung (Vorläuferzellen, Progenitorzellen) und mit jeder weiteren Teilung verringern sich ihre Differenzierungsmöglichkeiten (festgelegte Progenitorzellen, CFU).

Der Nachweis der einzelnen Stufen der Zelldifferenzierung gelingt über stadienspezifische Kombinationen verschiedener Oberflächenmoleküle, zu denen unter anderem CD45-Isoformen gehören.